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Gaseous emissions arising from protein production with German Holsteins - an analysis of the energy and mass flows of the entire production chain

Vorliegende Arbeit beschreibt die Methoden zur Erfassung der Stoffströme und der sie treibenden Energieströme in kompletten Rinderherden bei der intensiven Milch- und Rindfleischerzeugung mit Deutschen Holsteins bei variierter Haltung, Leistung und Nutzungsdauer der Milchkühe sowie Krankheiten und Verlusten in der Herde. Abgebildet werden Wirtschaftsdüngermanagement, die vorgelagerte pflanzliche Erzeugung sowie die Emissionen aus der Düngerproduktion, der Futtermittelverarbeitung und der Bereitstellung von Wasser, Erdgas, Diesel und elektrischer Energie. Diese Methoden erlauben das Erkennen und Bewerten von Emissionsminderungspotentialen in der Erzeugung von essbarem Protein mit Rinderherden. Die Emissionen von Treibhausgasen (THG) und von stickstoffhaltigen Gasen werden aus den gleichen Datensätzen berechnet. Nicht betrachtet werden Emissionen aus der Erstellung und Erhaltung von Gebäuden, Produktionsanlagen und Maschinen, aus der Anwendung und Produktion von Pflanzenschutzmitteln, Futtermittelzusatzstoffen oder Tierarzneimitteln und aus Lagerung und Transport von Futtermitteln. Der Einsatz importierter Futtermittel wird vermieden. In weiteren Arbeiten (Dämmgen et al., 2016 a, b) werden zugehörige Ergebnisse mitgeteilt. Quelle: Dämmgen, Ulrich: Gaseous emissions arising from protein production with German Holsteins - an analysis of the energy and mass flows of the entire production chain : 2. Emissions and reduction potentials = Gasförmige Emissionen bei der Eiweißerzeugung mit Deutschen Holsteins - eine Analyse der Energie- und Stoffflüsse der gesamten Produktionskette : 2. Emissionen und deren Minderungspotenziale / Ulrich Dämmgen [und acht weitere]. - Diagramme. In: Landbauforschung. - 3 (2016), Heft 66, S. 193

FactSheet_Biooekonomie_2021.pdf

HIER SCHAFFT BIOÖKONOMIE MASSSTÄBE. SACHSEN-ANHALT BIOÖKONOMIE SACHSEN-ANHALT KOMPETENZEN UND ROHSTOFFE KOMPETENZEN IN — Rohstofferfassung  — Transport   — Biotechnologische  Verarbeitung — Vermarktung  INDUSTRIEN — Landwirtschaft/Forst  — Biotechnologie  — Chemie  — Bioplastics  — Pharmazie  Energien — Erneuerbare  MAGDEBURG INFRASTRUKTUR — Chemiepark-  Verbund-Netz — Wasserstoff-Netz  Gase — technische  HALLE/SAALE THEMENFELDER ROHSTOFFE HOLZ ZUCKER UND GETREIDE CHEMIEPARKS FORSCHUNGS- UND ENTWICKLUNGSEINRICHTUNGEN / HOCHSCHULEN www.investieren-in-sachsen-anhalt.de/biooekonomie — Holz — Zucker und Getreide Rohstoffe: — weitere  Biogene Reststoffe, H2, CO2 — Proteine  — Enzyme  — Ingredienzien  Kohlen­ — „grüne  wasserstoffe“ — Algen  — Fermentation  — Bioraffinerien  BIOÖKONOMIE SACHSEN-ANHALT Mehr Informationen: www.investieren-in-sachsen-anhalt.de/biooekonomie GUTE GRÜNDE – STÄRKEN DES BIOÖKONOMIE- STANDORTS SACHSEN-ANHALT — Innovationsstandort für die Chemieindustrie mit 5 Chemieparks — Scale-Up-Kompetenz: Vom Labor- zum Industriemaßstab — Leistungsfähige Land- und Forstwirtschaft — Verfügbarkeit biogener Reststoffe sowie Biomasse — Bioeconomy Science Campus Mitteldeutschland und Industrial Bioeconomy Hub Leuna — Ausbau grüner Versorgungs-Infrastrukturen durch Erneuerbare Energien an den Chemie-/Industriestandorten — Spezial: Kompetenznetzwerk Mikroalgen mit internationaler Strahlkraft — Zentraler Standort, moderne Infrastruktur, Nähe zu Absatzmärkten — Hohe Qualitäts- und Sicherheitsstandards — Beste Investitionsbedingungen — Vorreiter in Ausbildungsberufen und -standards — Einmalige Forschungsdichte, innovative und  konkurrenzfähige Spitzentechnologien, u. a.: Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung IFF, Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen IMWS, Fraunhofer-Zentrum für Chemisch-Biotechnologische Prozesse CBP, Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie IZI, Fraunhofer-Pilotanlagenzentrum für Polymersynthese und -verarbeitung PAZ, ifak Institut für Automation und Kommunikation e. V., Max-Planck- Institut für Dynamik komplexer technischer Systeme MPI, Pilot Pflanzenöltechnologie Magdeburg e. V. (PPM), Bio- Zentrum Halle GmbH, Algentechnikum Köthen, Julius- Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut Kulturpflanzen, Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, Otto- von-Guericke-Universität Magdeburg, Hochschule Merseburg, Hochschule Magdeburg-Stendal, Hochschule Harz, Hochschule Anhalt — Breites Netzwerk an Institutionen, Unternehmen und Forschungseinrichtungen, u.a.: BioeconomyCluster Mitteldeutschland e. V Halle, InnovationsHub „Zukunft Holz&Klima“, WissenschaftsCampus Pflanzenbasierte Bioökonomie Halle, Saluplanta e. V. Bernburg, Medicus Science Center GmbH, Technologie- und Gründerzentrum Halle GmbH, Metropolregion Mitteldeutschland Management GmbH, IKTR Institut für Kunststofftechnologie und -recycling e. V, GMBU e. V. Halle, Weinberg Campus Accelerator & Innovation Hub, Agrochemisches Institut Piesteritz e. V., Polykum e. V., DBFZ Deutsches Biomasseforschungszentrum gemeinnützige GmbH, Infra Leuna GmbH, Infra Zeitz Servicegesellschaft GmbH „Durch ein Kontiuum an universitärer Grundlagenforschung, Forschung an Fraunhofer Instituten mit Pilotanlagen, erfolgreicher Ansiedlung von Start-up Unternehmen, aufstrebenden Technologieunternehmen und der kommerziellen, großtechnischen UPM Bioraffinerie wird in Sachsen-Anhalt ein Spektrum von Forschungseinrichtungen und Kompetenzen abgebildet, welches weltweit einmalig sein dürfte. Sachsen-Anhalt hat so das Potenzial, sich als globale Vorbildregion einer nachhaltigen Bioökonomie zu etablieren.“ IMG – IHR ANSPRECHPARTNERIMG – IHR PARTNER Investitions- und Marketinggesellschaft Sachsen-Anhalt mbH Am Alten Theater 6 | 39104 Magdeburg Tel. +49 391 56899-10 welcome@img-sachsen-anhalt.deFür alle Fragen der Projekt­realisierung Für Immobilien- und Standortsuche Für International Business Service Für Unterstützung in Förder- und  Finanzierungsfragen www.investieren-in-sachsen-anhalt.de/biooekonomie Für Unterstützung in Personalsuche  und -rekrutierung Stand: Januar 2021 Dr. Michael Duetsch | Director UPM Biochemicals Business

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hamburg, Fachbereich Biologie, Institut für Pflanzenwissenschaften und Mikrobiologie, Abteilung Mikrobiologie und Biotechnologie durchgeführt. PLASTISEA bringt sehr umfangreiche und herausragende Expertise aus der Metagenomik, dem Protein-Engineering, der marinen Mikrobiologie sowie den Zugang zu einzigartigen biologischen Proben zusammen, um für das dringende Problem der Plastikverschmutzung im Meer nach Lösungsansätzen zu suchen. Im Rahmen von PLASTISEA werden neue und verbesserte Enzyme sowie Mikroorganismen zum Abbau von synthetischen Polymeren (PET, PU, PE, PA) verfügbar gemacht. Zudem werden hochinnovative Strategien und Technologien zur Entfernung von Meeresplastik bis hin zur Machbarkeitsstudie entwickelt. Wirklich einmalige marine Metagenombanken, Proben vom Nord-Atlantischen Müllstrudel, über Jahre auf Plastikfolien gewachsene Biofilme aus der Nordsee, sowie umfangreiche existierende Stammsammlungen z.B. von heißen Hydrothermalquellen werden nach neuen Enzymen mittels in silico und in vitro Methoden durchmustert. Darauf aufbauend und unter Verwendung von Multiplattform-Expressionstechnologien wird die größte Sammlung an Plastikaktiven Enzymen erstellt. Zusätzlich wird eine umfangreiche Stammsammlung von Plastikabbauenden Bakterien und Pilzen erstellt. In einem weiterführenden Ansatz werden die besten Enzyme sowie die effizientesten Mikroorganismen in innovativen biotechnologischen Prozessen in Machbarkeitsstudien ('proof of concept stage') implementiert. Hierzu werden Plastizyme an Ankerpeptide gekoppelt, auf Oberflächen gebracht sowie deren Bindeeigenschaften (Bindung, Hydrolyse, Abbau) von Nano- und Mikroplastik unter natürlichen Bedingungen im Meerwasser getestet. Darüber hinaus werden neue Sensoren für den Nachweis von Mikro- und Nanoplastik etabliert. Zusammenfassend wird PLASTISEA die Attraktivität der marinen Biotechnologie durch die Entwicklung eines synthetischen Polymer-abbauenden Werkzeugkastens stärken und profitabler machen und es werden marine biologische Ressourcen für eine zukünftige Bio-basierte Ökonomie verfügbar gemacht.

GO-Bio 2: AGRO-PROTECT: Weiterentwicklung einer Antikörper-vermittelten Resistenz Plattform

Das Projekt "GO-Bio 2: AGRO-PROTECT: Weiterentwicklung einer Antikörper-vermittelten Resistenz Plattform" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie durchgeführt. Die Weltbevölkerung wird nach Schätzungen der Bevölkerungsabteilung der Vereinigten Nationen noch bis 2025 auf über 8 Milliarden steigen. Gleichzeitig soll es zu einer Reduktion der Agrarfläche um bis zu 30 Prozent kommen. Es wird bis dahin nicht wie im Moment ein Verteilungsproblem, sondern ein Mangel an Nahrungsmitteln vorliegen. Neue Agrarfläche wird nur sehr begrenzt erschlossen werden können und ist zumeist ökologisch z.B. durch Brandrodung von Urwaldgebieten nicht vertretbar. Eine Lösung bietet die Grüne Biotechnologie. Insbesondere durch Generierung von Trocken-, Salz- und Pathogenresistenten Nutzpflanzen. Wir haben eine innovative, patentierte Plattform entwickelt, mit deren Hilfe man Pflanzen unempfindlich gegen Schadpilze machen kann, um einen Beitrag zur Lösung solcher Probleme zu leisten. Die Plattform umfasst die Entwicklung von Antikörper vermittelten Pathogen resistenten Nutz- und Zierpflanzen. Dabei werden antifugale Peptide/Proteine mit Antikörperfragmenten fusioniert und in der Zielpflanze exprimiert, was zu einer Resistenz der Nutzung gegen das Pathogen führt. Diese Serviceleistung soll durch die neu zu gründende Agro-Protect GmbH Saatgut Unternehmen, wie Monsanto, Syngenta, DSV, Bayer und BASF angeboten werden. In der Phase I dieses Antrages soll ein Prototyp (Phytophthora infestans resistente Kartoffelpflanze) entwickelt werden, um diesen dann den oben aufgeführten Firmen zum Kauf bzw. in Lizenz (Sortenschutz) anzubieten (Phase II). Die erwarteten Einnahmen sollen zur Finanzierung der Entwicklung weiterer pathogen resistenter Pflanzen und damit zur Schaffung neuer innovativer, zukunftssicherer Arbeitsplätze in Deutschland verwendet werden. Die Produktion des Saatguts und der Vertrieb an den Landwirt soll in der Anfangsphase durch bestehende Netzwerke der Saatgut Firmen weltweit übernommen werden. Das Geschäftsmodel verschafft allen Beteiligten der Wertschöpfungskette und dem Endverbraucher Vorteile. Saatguthersteller können mit geringerer Resistenzbildung rechnen. Dem Landwirt werden höhere Ertragssicherheit, günstigere Produktionskosten und geringere Resistenzbildung garantiert. Und der Endverbraucher kann mit geringeren Kontaminationen von Spritzmitteln und Mykotoxinen rechnen.

Die Beurteilung der genetischen Reinheit bei Hybridsorten von Feldfruechten (Raps, Sonnenblumen, Gemuesekohl, Mais)

Das Projekt "Die Beurteilung der genetischen Reinheit bei Hybridsorten von Feldfruechten (Raps, Sonnenblumen, Gemuesekohl, Mais)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Staatliche Landwirtschaftliche Untersuchungs- und Forschungsanstalt Augustenberg durchgeführt. In diesem Projekt sollen die Moeglichkeiten des Einsatzes von Proteinen und DNA zur Charakterisierung von Linien und Hybriden verglichen werden. Dabei spielen neben der Methodengenauigkeit und Reproduzierbarkeit auch Kosten und Zeitbedarf eine Rolle. Hier wird in Kooperation mit der Universitaet Hohenheim die Fragestellung fuer Mais an Samenproteinen und Isoenzymen erarbeitet, dort am selben Pool die DNA mittels Microsatelliten-PCR. Zusaetzlich wird der Einsatz der Methoden zur Bestimmung von Selbst- und Fremdbefruchtung vergleichend untersucht.

Teilprojekt B

Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Halle-Wittenberg, Institut für Agrar- und Ernährungswissenschaften, Professur für Pflanzenzüchtung durchgeführt. Drought stress during grain filling can result in reduced grain filland subsequent loss in grain yield. As part of GABI-GRAIN, this projectaims to identify novel exotic proteins associated with improved droughttolerance during grain filling in barley. To achieve this aim a set ofspring barley introgression lines (S42-ILs) that originate from thecross Scarlett (H. vulgare) x ISR42-8 (H. spontaneum) (Schmalenbach etal. 2008 ) were screened for drought tolerance during grain filling. Intotal 49 S42-ILs and Scarlett as the control genotype were grown in theglasshouse using an automated irrigation system. At 10 days postanthesis (DPA) the irrigation system was set to provide well-wateredand drought stress conditions. Plants were scored for physiologicaltraits including flowering time, grain maturity, biomass, number ofears, grains per ear, thousand grain weight, grain yield and harvestindex. This phenotype data was then used for line by trait associationstudies to identify quantitative trait loci (QTL). This analysisidentified exotic alleles associated with increased and also decreasedplant performance under drought stress. Furthermore, we could alsoconfirm several QTL detected in previous field experiments using thisS42-IL population. To understand the molecular mechanism controllingidentified QTL a proteomics study is underway. From selected droughttolerant S42-ILs and Scarlett that have been grown under well-wateredand drought stress conditions proteins will be extracted from grainsamples collected at 12, 16, 20 and 24 DPA. Differentially expressedproteins will then be detected using quantitative 2D gelelectrophoresis. Identified proteins associated with improved droughttolerance can then potentially be used as diagnostic bio-markers toassist in the selection of higher yielding barley lines under droughtconditions. Furthermore, this research will give a greaterunderstanding of the genetic and biochemical mechanisms that controldrought tolerance in barley.

Einsatz von Sauerstoff-toleranten Hydrogenasen für die lichtgetriebene Wasserstoffproduktion

Das Projekt "Einsatz von Sauerstoff-toleranten Hydrogenasen für die lichtgetriebene Wasserstoffproduktion" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Berlin (Humboldt-Univ.), Institut für Biologie, Professur für Mikrobiologie durchgeführt. Die effiziente Kopplung der Photosynthese mit der H2-Produktion in einem einzigen Organismus stellt eine große wissenschaftliche Herausforderung dar, deren Bewältigung substanziell zu der Lösung der heutigen Energieprobleme beitragen kann. Im Zentrum dieses Projektes steht die Kopplung Sauerstoff-toleranter Hydrogenasen aus Ralstonia species mit dem cyanobakteriellen Photosystem. Es werden zwei verschiedene Richtungen verfolgt. Erstens, die direkte Verknüpfung der Elektronentransportwege des Photosystems und Hydrogenase über Fusionsproteine und zweitens, der Transfer der Elektronen vom Photosystem auf Hydrogenase mittels natürlicher Elektronenüberträger. Parallel erfolgt die eingehende Charakterisierung der Hydrogenase-Photosystem-Fusionsproteine mittels spektroskopischer (AG Heberle, AG Dau) sowie elektrochemischer Methoden (AG Heberle, AG Rögner). Hydrogenasen aus Ralstonia eutropha werden für die Kopplungsexperimente zunächst als Modellkatalysatoren verwendet. In Zusammenarbeit mit der AG Lubitz sollen die strukturellen Vorraussetzungen der Sauerstofftoleranz auf molekularer Ebene aufgeklärt werden. Die Erkenntnisse aus diesem Projekt werden die Grundlage bilden für die Etablierung eines zellulären Modellsystems, das aus Licht und Wasser Wasserstoff produziert. Außerdem dienen die Untersuchungen dem gezielten Engineering von hocheffizienten, H2-bildenden Hydrogenasen mit großer O2-Toleranz.

Anheftung prosthetischer Gruppen an mitochondriale Proteine

Das Projekt "Anheftung prosthetischer Gruppen an mitochondriale Proteine" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Fachrichtung Biologie, Institut für Genetik durchgeführt. Prosthetische Gruppen wie Kupfer und Haem sind fuer die Funktion, aber auch fuer die Reifung und Stabilitaet mitochondrialer Proteine essentiell. In diesem Projekt werden Proteine von Saccharomyces cerevisiae und Schizosaccharomyces pombe untersucht, die an der Anheftung prosthetischer Gruppen an Komponenten der mitochondrialen Atmungskette beteiligt sind. Im einzelnen werden die c-Haemlyasen und Sco1p, das vermutlich bei der Kupferanbindung involviert ist, naeher charakterisiert.

Wirkungen und Mechanismen von Bt-Transgenen Pflanzen auf die biologische Vielfalt von Nichtziel-Insekten: Bestaeuber, Pflanzenfresser und deren natuerliche Feinde

Das Projekt "Wirkungen und Mechanismen von Bt-Transgenen Pflanzen auf die biologische Vielfalt von Nichtziel-Insekten: Bestaeuber, Pflanzenfresser und deren natuerliche Feinde" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Institut für Pflanzenpathologie und Pflanzenschutz durchgeführt. The effects of transgenic, insect-resistant (Bt-) crops on biodiversity of non- target herbivorous insects and their natural enemies, and pollinators will be investigated. Four toxin/crop combinations will be used for testing effects of insecticidal proteins from Bacillus thuringiensis expressed in the crop plants on associated insects, on different organizational levels. Both in the laboratory and in limited field experiments, effects of transgenes on the biodiversity of the associated insect community will be studied. The mode of action of Bt toxin in a beneficial insect will be studied in more detail. Molecular tools consisting of cDNA microarrays will be developed for fast and efficient observation of effects, based on changes in gene expression patterns. The project will deliver contributions to a solid scientific foundation for EU policies and regulations for release of transgenic crops, and tools for monitoring effects on biodiversity.

Mycorrhizal response and nutrient uptake of old, new and organically bred winter wheat cultivars in low input systems

Das Projekt "Mycorrhizal response and nutrient uptake of old, new and organically bred winter wheat cultivars in low input systems" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungsinstitut für Biologischen Landbau durchgeführt. The testing of crop cultivars on organic and conventional farms is often confounded by site heterogeneity. We compared the performance of a set of old, conventionally and organically bred winter wheat (Triticum aestivum L.) cultivars within the DOK long term trial in CH-Therwil in 2007. In the DOK trial organic and conventional farming systems are compared since 1978 in a split-split plot design with four replicates on a haplic luvisol. Yield (dry matter yield, thousand kernel weight, harvest index and nitrogen harvest index) and quality parameters (grain protein content, Hagberg falling number, Zeleny value, wet gluten content and gluten index) of ten cultivars were assessed in four systems: unfertilized control (NOFERT), bio-dynamic (BIODYN 1 and 2) and one conventional farming system (CONMIN) with different levels of total nitrogen inputs (0, 33, 66 and 140 kg ha-1, respectively). Effects of cultivars and systems on yield and quality parameters were statistically significant, genotype x system interactions were generally not detected. Grain yield increased from 2.7 (NOFERT), 3.7 (BIODYN 1), 4.2 (BIODYN 2) up to 6.8 t ha-1 for the conventional system CONMIN with an average protein content of 10.8, 9.4, 9.0 and 11.7%, respectively. No significant differences between cultivars were detected for yield in the organic system BIODYN 2, whereas in the conventional system CONMIN, cultivars bred under conventional conditions yielded significantly more than old cultivars. However, the protein content of old cultivars was significantly higher than that of modern cultivars. The results imply that breeding for yield was successful during the last century but only under high input conditions (7.6 kg ha-1 yr-1 in the conventional system CONMIN), where the development was accompanied by rising inputs of external resources (e.g. mineral fertilizers). Under organic conditions, yield increase with the year of release of cultivars was only 1.8 kg ha-1 yr-1 (in the organic system BIODYN 2) and modern cultivars could not outperform the old cultivars, irrespective of their selection environment. A redundancy analysis showed that yield was mainly determined by systems or the input of fertilizers, while the influence of cultivars was only minor. The redundancy analysis for baking quality parameters in contrast revealed that the influence of cultivars was higher than the influence of the systems. It is suggested, that long term system comparisons can ideally serve to test crop cultivars under identical soil and climatic conditions. Root colonization with arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) was higher under organic than under conventional farming conditions but there was no evidence that breeding conditions were influencing AMF-root colonization of the different cultivars. We observed a positive correlation for AMF root colonization and shoot P at tillering and flowering under organic but not under conventional conditions. (abridged text)

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