4 Material und Umwelt
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- 4.4 Thermochemische Reststoffbehandlung und Wertstoffrückgewinnung (35)
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- 6.1 Oberflächen- und Dünnschichtanalyse (12)
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Los Códices Humboldt, que proceden de la época colonial de Mexico, muestran:
1. colores indígenas típicos y sus mezclas:
cochinilla (rojo), índigo/ Azul Maya (azul y verde), carbón (negro),
zacatlaxcalli, mangle, colores orgánicos (amarillo)
2. influencia colonial:
tinta hierro- gálico para escribir
3. fragmentos distribuidos y cortados:
partes singulares forman parte de otros fragmentos dentro de la colección
(y en otras colecciones?)
The mayor part of the Berlin collection `Manuscripta Americana´ consists of documents compiled by Alexander von Humboldt. The diversity of the written fragments and their shape presume few accordance concerning purpose, place or time of production. Even before the papers came to Berlin, manuscripts were copied, divided and collected by famous scholars also in Mexico. Back in Europe, Humboldt visited further collections and published the detected hieroglyphic writings altogether with cultural objects and landscapes in the book `Vues des Cordillères et Monuments des Peuples Indigènes de l`Amerique, voyage de Humboldt et Bonpland´, labelled corresponding to the cultural background.
By scientific and culture historical analyses, the Humboldt codices are revised and related to each other and others. In especial, the compilation of fragments shown on plate 36 in the book is looked at more closely. Whereas most of the plates represent only one sheet of painted amate paper, here segments with details of seven fragments are put together. It is tried to comprehend why these pieces are on one plate.
To find out a common feature of the documents, their content and represented form are compared. A correlation between some pieces is obvious and thus is also expected in the manufacture of the codices, in the kind of material used. For this the inks and colors are determined by scientific analysis including XRF-, Raman-, FTIR- and VIS- spectroscopy. Special material is detected and related to results of former analysis of codices written during the colonial period of America. Herewith a clear cultural assignment of the manuscripts is performed.
A relation of the fragments represented on plate 36 among each other and to other codices of the collection Manuscripta Americana in Berlin is discussed. Also, if the manuscripts are unique `originals´ or represent fragments of documents, whose corresponding pieces maybe found- in the best case- incorporated in other collections. We detected, that at least two of them can be put into relation to similar manuscripts deposited in Mexico. Further material analysis should clarify, if the corresponding pieces are identical- from one document, or if one of them is a copy. Herewith an approximation to authenticity features and history is issued.
Jährlich entstehen in Brasilien ca. 2 bis 10 Millionen Tonnen Aschen aus der Verbrennung von Zuckerrohrbagasse. Die Aschen enthalten schwankende Zusammensetzungen an mineralischen Nährelementen und könnten daher zu Düngezwecken verwendet werden.
Allerdings ist (i) die Nährstoffverfügbarkeit gering, (ii), die entsprechende Nährstoffzusammensetzung nicht optimal für die Nutzung der Aschen als Düngemittel für die Hauptanbaukulturen in Brasilien und (iii) weisen die Aschen aufgrund häufig schlechter Verbrennungsqualitäten hohe organische Kohlenstoffgehalte auf. Im Rahmen des Forschungsprojekts ASHES („Rückführung von Nährstoffen aus Aschen von thermochemischen Prozessen mit Bagasse bzw. Zuckerrohrstroh“), arbeiten 7 deutsche und 4 brasilianische Partner an der Optimierung der thermochemischen Verwertung von Rückständen aus der Zuckerproduktion in Brasilien, inklusive der Formulierung von optimierten Düngemischungen auf Basis der generierten Aschen. In dieser Veröffentlichung wird die Verarbeitung dieser optimierten Mischungen zu Pellets und Granulaten unter Verwendung verfügbarer regionaler Reststoffe wie Filterkuchen (Vinasse-Presskuchen) sowie Hühnertrockenkot beschrieben. Zur Untersuchung der Handlingeigenschaften wurden die produzierten Pellets und Granulate hinsichtlich ihrer mechanischen Stabilität und des Wasseraufnahmevermögens untersucht. Dafür wurden geeignete Prüfverfahren angepasst und entsprechende Versuche durchgeführt.
The termites are a derived eusocial lineage of otherwise non-social cockroaches. Understanding the proximal and ultimate drivers of this major evolutionary transition represents an important goal in biology. One outstanding question concerns the evolution of termite immunity, which is thought to have undergone broad-sweeping adaptations in order to enhance group-level immune protection. To understand the evolutionary origins of termite immunity, we conducted qualitative and quantitative transcriptome analyses along a gradient of sociality. Firstly, we aimed to identify large-scale genetic shifts in immune traits linked to eusociality by comparing immune gene repertoires in solitary and subsocial cockroaches and across a range of eusocial termite lineages. Secondly, we compared the responses of a solitary cockroach, a subsocial wood-roach and different castes of a lower termite species to a non-specific immune challenge, in order to understand how sociality may have influenced the evolution of immune gene regulation. Firstly, we found that termites have a broadly representative repertoire of canonical immune genes as compared to gregarious cockroaches and subsocial wood-roaches. Secondly, with respect to immune challenge, the solitary cockroach and the subsocial wood-roach displayed a similarly comprehensive induced response, while the termite response was considerably dampened by comparison and strongly influenced by caste; with reproductives displaying a generally higher constitutive level of immune-gene expression compared to sterile castes. In summary we did not find termite eusociality to be associated with significant changes in immune gene diversity, but rather to be linked with significant modifications to the regulation of immunity following the origin of division of labour.
Test methods for efficacy assessment of antimicrobial coatings are not modelled on a hospital environment, and instead use high humidity (>90%) high temperature (37 ◦C), and no airflow. Therefore, an inoculum will not dry, resulting in an antimicrobial surface exhibiting prolonged antimicrobial activity, as moisture is critical to activity. Liquids will dry quicker in a hospital ward, resulting in a reduced antimicrobial efficacy compared to the existing test, rendering the test results artificially favourable to the antimicrobial claim of the product. This study aimed to assess how hospital room environmental conditions can affect the drying time of an inoculum, and to use this data to inform test parameters for antimicrobial efficacy testing based on the hospital ward. The drying time of different droplet sizes, in a range of environmental conditions likely found in a hospital ward, were recorded (n = 630), and used to create a model to inform users of the experimental conditions required to provide a drying time similar to what can be expected in the hospital
ward. Drying time data demonstrated significant (p < 0.05) variance when humidity, temperature, and airflow were assessed. A mathematical model was created to select environmental conditions for in vitro antimicrobial efficacy testing. Drying time in different environmental conditions demonstrates that experimental set-ups affect the amount of time an inoculum stays wet, which in turn may affect the efficacy of an antimicrobial surface. This should be an important consideration for hospitals and other potential users, whilst future tests predict efficacy in the intended end-use environment.
Territories of rock-inhabiting fungi: Survival on and alteration of solid air-exposed surfaces
(2018)
Subaerial biofilms that are omnipresent at the interface between all solid substrates and the atmosphere are composed of a unique and widespread group of ascomycetes called rock-inhabiting fungi or microcolonial fungi (MCF), typically in communities with other microorganisms. While subaerial biofilms in toto have important roles in mineral weathering and biodeterioration of materials, methodological approaches to subaerial biofilm communities are diverse and frequently focussed on MCF. Here, we review the historical development of the research methods applied in the field and consider perspectives to increase our understanding of the biofilm-induced changes of solid substrate surfaces.
Biochemische und physiologische Charakterisierung der extrazellulären Matrix eines Modellbiofilms
(2018)
An der Grenzschicht zwischen einer festen Oberfläche und der umgebenden Luft wachsende subaerische Biofilme (SAB) zeichnen sich durch eine erhöhte Toleranz gegenüber extremen Umweltbedingungen und dem Eintrag von Bioziden aus. Dieser Schutz vor äußeren Umwelteinflüssen wird vornehmlich durch den Beitrag von extrazellulären polymeren Substanzen (EPS) und Pigmenten, wie Melanin und Carotinoiden, vieler unterschiedlicher Organismen gewährleistet. Deren Synthese wird wiederum durch intrazelluläre Botenstoffe reguliert. Das Cyanobakterium Nostoc punctiforme und der mikrokoloniale Pilz Knufia petricola, als Partner eines etablierten SAB-Modells und Vertreter zweier typischer Organismengruppen in SAB, wurden genutzt, um Botenstoffe und Pigmente genetisch zu manipulieren und die Biofilmmatrix dieser Mutanten strukturell zu untersuchen. In dieser Arbeit konnten erstmals die EPS beider Organismen extrahiert und die Struktur der extrazellulären Polysaccharide beschrieben werden. Daneben wurden die extrazellulären Polysaccharide von K. petricola Wildtyp mit denen verschiedener Pigmentmutanten verglichen. Das Fehlen des Schutzpigmentes Melanin führte zu einer ausgeprägteren extrazellulären Matrix in den Biofilmen. Gleichzeitig änderte sich die Struktur der extrazellulären Polysaccharide. Während der Wildtyp zu ~80% ein α-Glucan und zu ~20% ein α/β-Galaktomannan sekretierte, war der Anteil des Galaktomannans bei den Melaninmutanten erhöht. Das Ausschalten der Carotinoid-Synthese hatte jedoch keinen Einfluss auf die Beschaffenheit der extrazellulären Polysaccharide. Ein deutlich komplexeres extrazelluläres Polysaccharid aus acht verschiedenen Monosaccharid-Einheiten bildete N. punctiforme. Durch die Überproduktion des bakteriellen sekundären Botenstoffes c-di-GMP konnte zudem ein grundlegender Einfluss auf die Reaktion des Cyanobakteriums gegenüber externen Signalen und die damit verbundene Zelldifferenzierung gezeigt werden. Ein artifiziell erhöhtes c-di-GMP-Level in den Zellen führte zur Ausbildung eines sessilen Lebensstils durch Hemmung der Differenzierung motiler Hormogonien und vermehrte Produktion von EPS. Die Struktur der extrazellulären Polysaccharide wurde dadurch nicht verändert. Neben der strukturellen Analyse konnten die Veränderungen der extrazellulären Matrix beider Organismen zusätzlich durch mikroskopische Methoden visualisiert werden. Beide Organismen steuern komplexe Polymere, deren Produktion maßgeblich mit intrazellulären Faktoren verknüpft ist, zu der extrazellulären Matrix des Modellbiofilms bei.
Gegenstand der vorzustellenden Arbeiten ist die Prüfung der Umweltbeständigkeit und -verträglichkeit von Materialien und Produkten hinsichtlich der Emission von potenziellen Schadstoffen in die Umwelt. Hierzu werden chemisch-physikalische Einflüsse (Bewitterung) und mikrobielle Beanspruchungen an Modellmaterialien evaluiert. So werden die Freisetzungsraten von Schadstoffen in Abhängigkeit der Beanspruchung beschrieben. Als Modellmaterialien kommen die Polymere Polystyrol (PS) und Polypropylen (PP) zum Einsatz, die jeweils mit polybromierten Flammschutzmitteln (PBFSM) versehen sind. Synergistische Effekte der Bewitterungsparameter und der mikrobiologischen Beanspruchung sollen dabei ebenso betrachtet werden, wie die gezielte Alterung. Auch findet eine Beschreibung des Verhaltens der ausgetragenen Schadstoffe in den Umweltkompartimenten Boden oder Wasser statt. Hier sind mit Hilfe der zu entwickelnden Screening- und non-Target-Analyseverfahren die Transformation und der Metabolismus durch Mikroorganismen zu beschreiben. Auch soll mit Hilfe der RFA und der LA-ICP-MS die Abreicherung der PBFSM in den Modellmaterialien beschrieben werden. Aus den Ergebnissen sollen Korrelationen zwischen den künstlichen Alterungsverfahren und realen Szenarien abgeleitet werden.
Our understanding of RNA viruses from edible insects is minimal at best, with studies largely focusing on model insect species and those associated with obvious signs of disease. This represents a considerable gap in understanding, given the growing role of insects as a source of food and feed, as well as the more general relevance of insects in agriculture and health. Illness due to entomophagy is rare but well documented, including fatal cases following the consumption of termites. Termites are eaten commonly in tropical Asia, Africa and South America, and are among the insects with the highest recorded fat content. There are many species of termites, with a wide range of diets and habitats centering around the consumption of wood and soil substrates. In this study, we report the results from a survey of more than 30 cockroach and termite transcriptomes, with the aim of understanding the diversity and evolution of RNA viruses as well as other potentially pathogenic organisms that are associated with this relevant but somewhat overlooked group of insects. We discuss our results in the context of the possible zoonotic risk posed by insects, as well as in the context of emerging viral and other disease threats that may face insects being reared at industrial scales.
Technical advances in the study of molecular evolution have crystallized the fundamental insight that many bee pathogens evolve and adapt over timescales that overlap with host ecology. At the same time, the role played by bee host community ecology is increasingly being appreciated in host-parasite interactions. Here, we focus on Deformed wing virus (DWV) and present recent studies exploring the link between virulence, DWV genetic diversity and changes to host ecology - namely the arrival of an invasive ectoparasite, the Varroa destructor mite, which vectors viruses between honeybees. Specifically, we show how V. destructor may have created conditions for the emergence of more virulent strains of DWV in the western honeybee, Apis mellifera. We present a molecule-to-ecology framework to help interpret findings and to guide future hypotheses, emphasizing the role of molecular interactions between viruses and host immunity as drivers of change at the bee population level.
Bee populations have declined significantly in recent years and this is thought to be attributable at least in part to the (re-)emergence of viruses. These viruses are predominantly positive single stranded (+ss) RNA viruses belonging to the Picornavirales. Managed honeybees are often infested with the invasive mite, Varroa destructor, which vectors RNA viruses including Deformed wing virus (DWV, family Iflaviridae): a leading culprit of colony losses. Many bee viruses have been sequenced and structural features are now available for viruses such as DWV. DWV consists of at least 3 distinct genotypes, two of which have been shown to be differentially virulent in honeybees. Molecular studies have demonstrated that DWV has a mean evolutionary rate of 1.35 x 10-3 per site per year. For such viruses – in contrast to their eukaryotic hosts – ecological and evolutionary timescales significantly overlap. This rapid evolution allows RNA viruses to adapt quickly to novel host environments with recombination representing an additional key source of genetic variation. Interestingly, recombination between genotypes of DWV has recently been shown to be a common occurrence in honeybees. A challenge has been to develop bioinformatics tools that can accurately reconstruct viral haplotypes – including recombinants – from heterogenous high-throughput sequence data.
The impact of blood-to-blood Varroa destructor transmission on virus evolution represents an important question in bee virus research. Due to the nature of the V. destructor life cycle, predictions can be made about the potential impact of the mite on virus virulence evolution. Specifically, the developing honeybee host pupa should remain alive until close to the completion of metamorphosis to provide sufficient time for successful mite reproduction, including offspring mating. For optimal transmission, any virus found in a mature and mated daughter mite will hold a significant selective advantage over a virus found in an immature or unmated daughter mite – placing a cost on virus virulence that impacts honeybee pupae before mites can mate. On the other side, viruses replicating too slowly and with delayed virulence effects will hold a selective handicap because fewer transmission units will be found in mated mites. I have hypothesized that the evolution of virus virulence shifted following the arrival of V. destructor, with viruses, including recombinants and/or specific viral genotypes being selected for a level of virulence in pupae (and likely also in adults) that maximises R0, which represents the basic reproductive number of the virus in the host population. R0 is defined by the number of subsequent infections caused by a single infection and it must be greater than 1 for an infection to spread in a population. It is enhanced by maximising the number of transmission units passed to uninfected susceptible vectors, and ultimately hosts (Figure 1).
Honeybee viruses are also shared with sympatric wild bees and viral prevalence and sequence data indicate frequent virus transmission between managed and wild bee species. In addition to infecting the western honeybee (Apis mellifera), DWV can infect other Asian honeybee species such as Apis ceranae. Outside of honeybees, DWV has been found widely in bumblebees, including solitary bees and wasps and there is evidence that it can actively replicate in several Bombus and solitary bee species. Whether the arrival of the V. destructor mite in A. mellifera has driven viral emergence in non-Apis bees is a target of ongoing research.
Microbially influenced corrosion (MIC) of iron is usually attributed to sulfate-reducing microorganisms (SRM) which act upon the metal by the reactiveness of hydrogen sulfide, and by withdrawal of the available electrons in electrical contact with the metal. Methanogenic archaea can also cause MIC by directly withdrawing electrons from the iron surface for methanogenesis. However, the mechanistic details and kinetics of the overall process are poorly understood. Precipitation of siderite, a by-product of methanogenesis, (4Fe + 5HCO3 + 5H+ 4FeCO3 + CH4 + 3H2O) can lead to an insulating layer on the metal surface and lower the corrosion rate. Still, the extent of FeCO3 precipitation may be significantly influenced by environmental conditions such as pH and advective processes.
Wie Länder mit ihren Abfällen umgehen, hängt nicht nur von der Wirtschaftskraft eines Landes ab. Selbst in einem reichen Land wie Australien werden unbehandelte Abfälle einfach deponiert. Im Rahmen der Travelling Conference, einer vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Vortragsreihe, besuchten Fachleute die Länder Südkorea, Vietnam und Australien, um mit Experten vor Ort Fragestellungen aus der Abfallwirtschaft zu diskutieren. Zu den Schwerpunktthemen zählte die Steigerung der Ressourceneffizienz im Spannungsfeld von ökonomischen und umweltpolitischen Interessen. Eine Frage war beispielsweise die Bewertung der Umweltverträglichkeit von mineralischen Abfällen, wenn diese als Ersatzbaustoffe eingesetzt werden. In diesem Beitrag werden Ähnlichkeiten und Unterschiede bei der Entsorgung von Siedlungsabfällen, beim Recycling und bei der Bewertung der Umweltverträglichkeit der Wiederverwertung von Abfällen in den drei besuchten Ländern im Vergleich zu Deutschland aufgezeigt. Dabei ist man sich in Deutschland und den drei besuchten Ländern einig, dass die Abfallbeseitigung auf Deponien ohne Rückgewinnung von Ressourcen oder Energie die schlechteste Abfallentsorgungsoption ist. Einigkeit besteht auch darin, dass die Ziele einer nachhaltigen Abfallwirtschaft der Schutz der menschlichen Gesundheit und der Umwelt sowie die Schonung von Ressourcen sind. In allen drei Ländern werden große Mengen an mineralischen Abfällen erzeugt, die bei Nachweis der Umweltverträglichkeit einen Teil von natürlichem Sand und Kies für die Bauindustrie ersetzen könnten. Ähnlich wie in Deutschland werden recycelte Abfälle im Tiefbau jedoch nur in geringem Maße eingesetzt. Gründe dafür sind fehlende Behandlungsanlagen für mineralische Abfälle und Bedenken im Hinblick auf die Umweltverträglichkeit.
A new sewage sludge ordinance was set in force in Germany in 2017 that makes phosphorus recovery from sewage sludge mandatory. The technological possibilities for P-recovery from waste water, sewage sludge and sewage sludge ash were presented.
Normativ ist der Holzschutz in Deutschland durch die DIN 68800-Reihe geregelt. Die Normungsarbeit in CEN/TC 38 bildet dafür den Rahmen, der national angepasst und fachspezifisch erweitert wurde. Zusammen mit dem Kommentar ergeben beide ein in Europa einzigartiges Regelkompendium im Holzschutz. In Zukunft wird die Regelsetzung noch stärker durch internationale Zusammenarbeit bestimmt sein. Der interkontinentalen Marktöffnung sollten Verständigungen auf gemeinsame Qualitätsstandards vorausgehen.
The Cairo Geniza is an “archive” discovered in the 19th century in Ben Ezra Synagogue in Fustat, a district in Old Cairo (Egypt). The collection of mostly Jewish documents that vary in genres, languages and writing supports contains a large number of early medieval Hebrew manuscripts.
The Geniza provides sources for the literary, linguistic, historical studies of the various aspects Jewish life. As the documents attest, at least two Jewish communities co-existed in Fustat up to 11th century: a so-called Babylonian and Palestinian. These communities had different leaders, different traditions and lived independently. The differences seem to manifest themselves also in the paleographical, codicological and some material properties of the manuscripts produced by each community.
The aim of this project is to compare the inks used in the Jewish documents depending on different variables: support (paper, parchment), purpose of the manuscript (legal, private, religious), provenance of the scribe. For the determination of the inks type and composition we had to choose non-invasive, non-destructive and portable techniques to analyze the corpus directly on-situ.
The analyses were carried out with a micro-X-ray spectrometer ArtTAX® (Bruker GmbH) and a digital stereomicroscope features built-in LED illumination at 395 nm and 940nm, Dino Lite.
We would like to stress that though the methods of material analysis listed above have been successfully employed in the field of cultural heritage and conservation including ancient and medieval manuscripts they have not yet been used to study fragments from the Cairo Genizah. Therefore, we believe that this research project is a pioneering study that will provide new insights into the history of Hebrew writing materials, their production techniques and materials and, thus, contribute new data to the field of Hebrew paleography.
L'archéométrie est une discipline riche qui peut nous apporter beaucoup d'informations sur l'étude des manuscrits et qui, conjuguée à la paléographie et la codicologie, peut s'apporter un outil précieux pour mieux appréhender les sociétés qui ont produits ces manuscrits.
Nous verrons ici quelques exemples de techniques scientifiques non destructives, principalement appliqués à la Génizah du Caire, appliquées à l'étude des manuscrits.