Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
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Numerous non-native tree species are given attention with respect to the reforestation of calamity areas in Europe. Among them, several species may form durable wood which can be used for outdoor applications, but differences in wood durability are expected between original and European growth sites. This study aimed at examining the biological durability against wooddestroying fungi and water permeability of German-grown Dawn redwood (Metasequoia glyptostroboides) and Port Orford cedar (Chamaecyparis lawsoniana). The heartwood of both wood species was assigned to durability class 4 (DC 4, less durable) in soil contact and DC 1–4 (very to less durable) against wood-destroying basidiomycetes. However, according to the Meyer-Veltrup model, their material resistance dose was notably higher compared to the reference species Norway spruce (Picea abies), and the resulting service life of above ground structures should be a multiple of the reference.
Improved Durability of Wood Treated with Nano Metal Fluorides against Brown-Rot and White-Rot Fungi
(2022)
Low-water soluble metal fluorides such as magnesium fluoride (MgF2) and calcium Fluoride (CaF2) were evaluated for decay protection of wood. Initially, the biocidal efficacy of nano metal fluorides (NMFs) against wood destroying fungi was assessed with an in-vitro agar test. The results from the test showed that agar medium containing MgF2 and CaF2 was more efficient in preventing fungal decay than stand-alone MgF2 or CaF2. These metal fluorides, in their nanoscopic form synthesized using fluorolytic sol-gel synthesis, were introduced into the sapwood of Scots pine and beech wood and then subjected to accelerated ageing by leaching (EN 84). MAS 19F NMR and X-ray micro CT images showed that metal fluorides were present in treated wood, unleached and leached. Decay resistance of Scots pine and beech wood treated with NMFs was tested against Wood destroying fungi Rhodonia placenta and Trametes versicolor in accordance with EN 113. Results revealed that mass losses were reduced to below 3% in wood treated with the combination of MgF2 and CaF2.
It is concluded that NMFs provide full protection to wood even after it has been leached and can be used as wood preservatives in outdoor environments.
New antibacterial agents are urgently required to fight the emergence of antibiotic-resistant bacteria. We recently synthesized the first thioimidazolium ionene, which has antibacterial properties and can degrade in various media. This dual functionality is crucial in order to limit the environmental impact of these biocides. We have found that our polymer is stronger than benzalkonium chloride (BAC) against Pseudomonas aeruginosa and also readily degrades in the presence of base, while remaining stable in acidic environments. These results highlight a new emerging class of antibacterial degradable polymers.
Im Rahmen des Forschungsvorhabens wurde die biologische Prüfmethode der Checkliste zur stoffli-chen Bewertung im Rahmen des Aufnahmeverfahrens für weitere Topfkonservierungsmittel in den Anhang 1 zur Vergabegrundlage RAL-UZ102 „Emissionsarme Innenwandfarben“ überarbeitet. Der Test für den Einsatz von Konservierungsmitteln in seiner jetzigen Fassung besteht seit nahezu 20 Jah-ren und erfolgt ausschließlich an weißer Dispersionsfarbe für den Innenraum. Die hierbei ermittelten Höchstmengen für den Einsatz von Topfkonservierern werden z.Zt. auch auf andere Innenraumbau-produkte übertragen. Ziel war es zu klären, ob die Anforderungen an die Topfkonservierung bei Far-ben tatsächlich für andere Innenraumbauprodukte übernommen werden können. Die im Vorhaben durchgeführten Versuche deuten darauf hin, dass dies nicht ohne weiteres möglich ist. Nach Rückspra-che mit Vertretern aus der Industrie wurde das Keimspektrum für die Prüfung zudem um Hefe- und Schimmelpilze erweitert. Des Weiteren wurde eine künstliche Alterung eingeführt und überprüft, ob dies einen Einfluss auf den Gehalt an Isothiazolinonen hat. Die Konzentration von Isothialzolinonen wurde mittels Ultra-Hochleistungsflüssigkeitschromatographie kontrolliert und hinsichtlich einer Kor-relation mit dem Wachstum von Mikroorganismen ausgewertet. Da die in den Innenraumbauproduk-ten zugesetzten Isothiazolinone als Kontaktallergene bekannt sind, ist es ein Ziel des „Blauen Engel“-Umweltzeichens, die geringste erforderliche Menge an Konservierungsmittel in den Produkten zu ver-wenden, ohne die positive Auswirkung der Topfkonservierung zu gefährden. Daher sind die Optimie-rung der Leistungsstärke von Konservierungsmitteln und die Kontrolle der Hygiene im Herstellungs-prozess von zunehmender Bedeutung. Um Einblicke in den Herstellungsprozess von Farben zu gewin-nen, wurden im Rahmen des Vorhabens vier Farbwerke besichtigt, in denen weiße Innenraumfarben produziert werden, die mit dem Umweltzeichen „Blauer Engel“ ausgezeichnet sind. Gemeinsam mit den Fachleuten vor Ort wurde diskutiert, welche Maßnahmen zur Verbesserung der Werkshygiene er-griffen werden können, um den Einsatz von Topfkonservierern möglichst gering zu halten. Des Weite-ren wurde in dem Forschungsvorhaben untersucht, ob eine schnellere Bestimmung der Keimzahl in den Rohstoffen mittels quantitativer Polymerasekettenreaktion bereits im Farbwerk realisierbar ist.
Copper-based fungicides are routinely used for wood and plant protection, which can lead to an enrichment of copper-tolerant microbial communities in soil. To investigate the effect of such wood preservatives on the soil fungal and bacterial community compositions, five different vineyard and fruit-growing soil environments were evaluated using incubation studies over time. Pine sapwood specimens were impregnated with either water or different biocide treatment solutions containing a mixture of copper, triazoles, and quaternary ammonium compounds (CuTriQAC), a mixture of triazoles and quaternary ammonium compounds (TriQAC), or copper alone (Cu). Specimens were incubated in soil from each sample site for 8, 16, 24, and 32 weeks. The effects of preservative treatment on the modulus of elasticity (MOE) of the wood specimens and on the soil fungal as well as bacterial community composition at the soil-wood interface were assessed by quantitative PCR and amplicon sequencing of the fungal internal transcribed spacer (ITS) region and bacterial 16S rRNA gene. Specimens impregnated with CuTriQAC and Cu showed decreased MOE and reduced fungal and bacterial copy numbers over time compared to those impregnated with water and TriQAC. Fungal but not bacterial community composition was significantly affected by wood preservative treatment. The relative abundance of members of the family Trichocomaceae compared to other genera increased in the presence of the Cu and CuTriQAC treatments at three sites, suggesting these to be Cu-tolerant fungi. In conclusion, the copper-containing treatments resulted in marginally increased MOE, lowered microbial gene copy numbers compared to those in the TriQAC and water treatments, and thus enhanced wood protection against soil microbial wood degradation
Mikroskopische Pilze, die sich schnell auf verfügbaren Oberflächen ausbreiten können und die wir (wenn sie sich ansammeln), auch mit bloßem Auge erkennen können, werden Schimmelpilze genannt. Da diese Organismen verschiedene organische Kohlenstoffverbindungen als Nahrung benutzen, werden sie sich bei wachstumfördernden Feuchtigkeitsbedingungen in Bibliothekbeständen schnell ausbreiten können. Im Vortrag werden Haupteigenschaften aller Pilze, sowie auch aktuelle Methoden der Identifizierung dieser Organismen erörtert.
Benutzung geeigneter Lebendkulturen als Referenzorganismen geben der Materialprüfung und -forschung eine Möglichkeit des reproduzierbaren Experimentierens mit verschiedenen Materialien und Simulation von Bedingungen im Gebrauch. Vorteile unserer Testverfahren sind: (i) Zeitraffung und Kontrollierbarkeit der Umweltparameter; (ii) Benutzung einer naturnahen Vergesellschaftung; iii) gezielte Variationen der Prüfbedingungen im Labor.
Ziel dieser Untersuchungen ist einerseits biogene Schäden an neuen Materialien zu verfolgen und zu modellieren, und damit eine bessere Planungsgrundlage für die Materialentwicklung anzubieten. Andererseits werden mit den Referenzorganismen mikrobiologisch moderne und zeitraffende Techniken angeboten, die neue Behandlungsmethoden oder Pflegeverfahren für die Bestandserhaltung erwarten lassen.
Materials are subject to environmental constraints that include biological, chemical and physical factors. To gain confidence about durability and long-term performance of any material, environmental resistance testing procedures have to be amended with modern simulation procedures that include biological components. In fact, any environmentally exposed surface at temperatures lower than 121 °C will be home to microbial growth, even at high salt concentrations, extreme pH, environmental pollution, low water potential, and intense irradiation – everywhere where water is liquid and available. As a consequence, complex microbial ecosystems called biofilms are self-sufficient and found on almost all solid-air-water interfaces. Obviously, environmental changes perturb biofilm development but over a number of seasons, these changes result in relatively stable microbial communities peculiar and adapted to a particular niche and material. Certain microbial settlers are indicative of, and in a real sense mark, a particular biofilm and can, thus, be considered as “reference organisms”. Characteristic reference organisms’ peculiar to specific material-inhabiting communities can be isolated, identified, characterised and used in standard test procedures as well as research into materials science (materials improvement). In this presentation classical microbiological, genetic and molecular methods for studying reference organisms and their roles in materials deterioration will be presented. We will present a set of different reference organisms that are currently in focus of our research and testing development.