Anaerobic fermentation merging the carboxylate and syngas platforms : Harnessing the potential of mixotrophic communities

Bioraffinerien zur Produktion von Plattformchemikalien und Kraftstoffen aus organischen Reststoffen oder Abfällen und Synthesegas (Syngas, d. h. Gemische aus H$_{2}$, CO$_{2}$ und CO) können den Übergang zu einer neuen biobasierten Kreislaufwirtschaft befördern. Unter den vielen infrage kommenden Technologien sind die mikrobielle Kettenverlängerung von Carboxylaten (chain elongation; CE) und die Synthesegasfermentation (SF) zwei vielversprechende Bioprozesse, bei denen anaerobe Bakterien zum Einsatz kommen. Sowohl bei der CE als auch bei der SF müssen jeweils eigene Herausforderungen bewältigt werden, um effiziente und wirtschaftliche Verfahren zu entwickeln. Organische Rest- und Abfallstoffe können durch CE in hochwertige mittelkettige Carboxylate (medium-chain carboxylates; MCCs) umgewandelt werden, wobei mikrobielle Gemeinschaften als Biokatalysatoren eingesetzt werden. Die Ausbeuten und Produktkonzentrationen sind dabei jedoch stark vom Vorhandensein und der Bioverfügbarkeit von Elektronendonoren (ED) im Rohstoff begrenzt. Dank des Wood-Ljungdahl-Wegs (Wood-Ljungdahl pathway; WLP), der in bestimmten Bakterien vorhanden ist, können aber auch H$_{2}$ und CO aus Synthesegas als Quellen für ED herangezogen werden. Für SF gibt es bereits erste kommerzielle Anlagen, die mit CO-reichem Abgas aus Stahlwerken unter Verwendung von Reinkulturen arbeiten, aber ihr Produktspektrum ist auf Grundstoffe wie Acetat und Ethanol beschränkt. Diese Arbeit hat das Ziel, die CE- und SF-Technologien zusammenzuführen, Fermentationen der Carboxylat- und Synthesegasplattformen zu analysieren und deren Durchführbarkeit zu verbessern. Dafür wurde eine Ein-Topf-Prozessstrategie mit anaeroben mikrobiellen Gemeinschaften in den Fokus gestellt, verschiedene Betriebsbedingungen untersucht und chemische Bilanzierungen der Bioreaktoren vorgenommen. Parallel dazu wurde die Entwicklung der mikrobiellen Gemeinschaften analysiert, um mikrobielle Interaktionen, die eine simultane Verwertung von Syngas und organischen Substraten zur Carboxylatproduktion ermöglichen, aufzuklären. Die ersten Sondierungsstudien wurden mit Batch-Systemen durchgeführt. Sie bestätigten, dass mit H$_{2}$/CO$_{2}$ allein nur geringe MCC-Konzentrationen erhalten werden können (bis zu 1,2 g L$^{-1}$ $n$-Caproat) und dass die gleichzeitige Zufuhr eines organischen ED (Ethanol, Laktat oder Zucker aus pflanzlicher Biomasse) notwendig ist, um extrahierbare MCC-Konzentrationen zu erzielen. Die Zugabe von H$_{2}$ im Überschuss hatte einen positiven – wenn auch geringen – Einfluss auf die MCC-Produktion und begünstigte die Anreicherung von Bakterien der Gattungen $Clostridium$ sensu stricto 12, $Eubacterium$, $Megasphaera$ und $Caproiciproducens$. Demgegenüber beeinflusste CO die Entwicklung der Mischkultur stark und hatte eine differenzierte Wirkung auf die Produktbildung, indem es die Gesamtcarboxylatproduktion erhöhte, aber die Selektivität für die verlängerten Carboxylate verringerte. Eine Inokulation mit einer sehr diversen mikrobiellen Gemeinschaft war notwendig, um eine Mischkultur anzureichern, die in der Lage war, Syngas für eine verbesserte MCC-Produktion zu nutzen. Jedoch enthielten solche Inokula auch hydrogenotrophe Methanbildner wie $Methanobacterium$ und $Methanobrevibacter$, die mit 2-Bromethansulfonat (2-BES), Ethylen oder CO gehemmt werden mussten, um eine Umleitung von Elektronen aus dem Substrat in Richtung Methanbildung zu vermeiden. Unter Berücksichtigung der Erfahrungen mit geschlossenen Batch-Systemen wurde ein Reaktor mit Gasrückführung entwickelt, der kontinuierlich betrieben werden kann. Bei den ersten beiden Prototypen handelte es sich um Rührkesselreaktoren (stirred-tank reactors; STRs), die für 84 Tage mit einem organischen Modellsubstrat (Laktat/Acetat) und H$_{2}$/CO$_{2}$-Rezirkulation betrieben wurden. Das Gasrezirkulationssystem sorgte für eine konstant hohe Verfügbarkeit der gasförmigen Substrate und wurde damit zu einem Schlüsselelement für die Anreicherung mixotropher Gemeinschaften. Durch die Verwendung von Ethylen als skalierbarem Methanogenese-Inhibitor wurden die Elektronenselektivität zu $n$-Caproat (von 2,3 % auf 17 %), die Kohlenstofffixierung (bis zu 0,20 g CO$_{2}$ L$^{-1}$ d$^{-1}$) und die Abundanzen acetogener Bakterien ($Clostridium$ sensu stricto 12, $Eubacterium$ und $Colidextribacter$) aufgrund des höheren H$_{2}$/CO$_{2}$-Partialdrucks erhöht. Das Gasrezirkulationskonzept wurde weiter angepasst und getestet: zwei STRs wurden für weitere 139 Tage und zwei Blasensäulenreaktoren (bubble column reactors; BCRs) für 116 Tage betrieben. Im Langzeitbetrieb zeigten sich zwei Haupthindernisse für die mixotrophe MCC-Produktion, nämlich die Kontamination mit Luft und das Auftreten von ethylentoleranten Methanogenen. Im Vergleich zu den anoxischen Reaktoren produzierten die Reaktoren mit Lufteintragsraten zwischen 97 ± 28 und 474 ± 33 ml O$_{2}$ L$^{-1}$ d$^{-1}$ mehr Propionat auf Kosten von $n$-Caproat und wiesen höhere Abundanzen von Actinobakterien auf, die die Clostridien überwuchsen. Die Aktivität von ethylentoleranten $Methanobrevibacter$ war etwa 33 % kleiner als von Methanobrevibacter, die in Abwesenheit von Ethylen angereichert wurden. Dennoch war die Aktivität der ethylentoleranten Methanogenen hoch genug, um Acetogene zu verdrängen. Schließlich wurde in zwei STRs, die 292 Tage lang mit einer Rezirkulation von H$_{2}$, CO$_{2}$, CO und Ethylen betrieben wurden, eine Langzeitwirksamkeit von CO und Ethylen bei deren gleichzeitiger Verwendung als Methanogenesehemmstoff nachgewiesen. Im Reaktor mit Syngasrezirkulation wurde eine an CO angepasste mixotrophe Gemeinschaft angereichert, die die Hälfte ihrer Substrate aus anorganischen ED (d. h. H$_{2}$ und CO) bezog. Die mixotrophe Gemeinschaft wies eine stabile Produktion von $n$-Butyrat (bis zu 5 g L$^{-1}$) und $n$-Caproat (bis zu 4,3 g L$^{-1}$) als Hauptprodukte auf, während sie bis zu 1,4 g CO$_{2}$-Äquivalente L$^{-1}$ d$^{-1}$ in Carboxylate umwandelte. Im Vergleich zu einer rein heterotrophen Gemeinschaft, die Acetat und Laktat verbraucht, produzierte die mixotrophe Gemeinschaft 50 % mehr Carboxylate mit größerer Kettenlänge als Acetat (in Bezug auf Elektronenäquivalente). Die in diesen Gemeinschaften am häufigsten vorkommenden Bakterien und deren wahrscheinliche Funktionen im Stoffwechsel wurden identifiziert. Bakterien, die eng mit $Clostridium$ $luticellarii$ und $Eubacterium$ $aggregans$ verwandt sind, spielten eine Schlüsselrolle im Zusammenhang mit dem mixotrophen CE-Stoffwechsel. Die Entwicklung von Prozessen zur Produktion mittelkettiger Carboxylate mit Hilfe von mixotrophen Gemeinschaften kann den Übergang von unserer derzeitigen auf fossilen Rohstoffen basierenden Wirtschaft zur Bioökonomie unterstützen. Für die Carboxylat-Plattform kann das in dieser Arbeit entwickelte Konzept die MCC-Ausbeuten aus organischen Rohstoffen erhöhen und gleichzeitig die anaerobe Fermentation in einen Prozess mit Netto-Kohlenstoff-fixierung umwandeln. Für die Synthesegas-Plattform bedeutet die Produktion von MCCs die Verwertung von H$_{2}$, CO$_{2}$ und CO zur Gewinnung von Substanzen, die hochwertiger sind als Acetat und Ethanol. In dieser Arbeit werden die wichtigsten Betriebsparameter für syngasgestützte Fermentationen identifiziert, potenzielle Verbesserungsmöglichkeiten bei der Carboxylatproduktion quantifiziert, eine langfristige Prozessstabilität nachgewiesen und die Struktur der mixotrophen Gemeinschaft als Basis solcher Fermentationen aufgeklärt. Damit dient die Arbeit als Grundlage für künftige Scale-up-Projekte, die eine kommerzielle Umsetzung der syngasgestützten anaeroben Fermentation anstreben

Análise dos casos de agromegalia do Hospital Governador Celso Ramos

Trabalho de Conclusão de Curso - Universidade Federal de Santa Catarina. Curso de Medicina. Dapartamento de Clínica Cirúrgica

Molecular phylogenetic study of Utricularia section Oligocista in Australia and a new Cape York endemic species

Utricularia section Oligocista A.DC. (Lentibulariaceae) is distributed across the old and new world tropics. Wepresent a molecular phylogeny using a matrix of the nuclear ITS and two chloroplast markers that includes 19of the 37 recognised species sampled across the range of each species. The phylogenetic study also includesmembers of the closely allied sections Enskide (Raf.) P.Taylor (including section Minutae Lowrie, Cowie &Conran) and Stomoisia (Raf.) Kuntze from across each of their distributions. The phylogeny shows that Australiacontains species from the two major clades of section Oligocista, with each involving ancestors with yellow andpurple/mauve corolla colours. This study provides morphological and molecular evidence for recognition of anew species, Utricularia irwinica R.W.Jobson & Baleeiro, from Cape York Peninsula, Queensland. A lectotypeis designated for the name Utricularia cyanea var. alba Benth. We also recommend changes to the taxonomyof sections Enskide and Oligocista based on the phylogenetic results and morphology

Redescription of Utricularia singeriana and a new species Utricularia baliboongarnang Baleeiro & R.W.Jobson for north-eastern Western Australia

A new species of Utricularia (Lentibulariaceae) is recognised for north-eastern Western Australia. A description of Utricularia baliboongarnang Baleeiro & R.W.Jobson is provided along with a new circumscription for the Northern Territory species U. singeriana F.Muell. to which it was previously assigned. We also provide comparison with U. hamiltonii F.E.Lloyd.; a Northern Territory species for which U. baliboongarnang was recently found to be the phylogenetic sister, and the distantly related western Kimberley species U. byrneana R.W.Jobson & Baleeiro of which it superficially shares a similar corolla. Diagnostic features are illustrated, and distribution, habitat, and conservation status are discussed

Recircumscription of Utricularia leptorhyncha and U. lasiocaulis and three related new species for northern Australia

The Utricularia lasiocaulis F.Muell. complex (subg. Polypompholyx; sect. Lasiocaules) is a morphologically and ecologically variable group of closely related taxa with a mostly tropical distribution across northern Australia. A recent molecular phylogenetic study placed the recognised species U. kamienskii F.Muell. sister to a clade of accessions relegated to either U. leptorhyncha O. Schwarz or U. lasiocaulis, with the latter previously circumscribed as an assemblage of highly variable morphological forms. We have expanded the previous study to include populations representing the known distributions of all three species and have attempted to include all morphological variants; 55 ingroup accessions were used in the full phylogenetic analysis based on two non-coding chloroplast regions (rps16, trnD–T) and the nuclear ribosomal internal transcribed spacer (ITS). We found that the pink corolla form of the usually white flowered U. kamienskii is not sufficiently different, and we retain it under that species. We also found strong support for a paraphyletic U. leptorhyncha, with the smaller flowered accessions matching the type material placed sister to all other U. lasiocaulis forms, including a grouping previously assigned as a larger flowered U. leptorhyncha. Within the U. lasiocaulis clade we found that much of the variation sorts into well-supported clades that we find are sufficiently morphologically and genetically differentiated from the type clade for recognition at the specific rank, namely Utricularia brennanii R.W.Jobson & Baleeiro from Northern Territory and Queensland, Utricularia cowiei R.W.Jobson & Baleeiro from the Kimberley region of Western Australia, and U. disjuncta R.W.Jobson & Baleeiro restricted to the Darwin and Gulf region of the Northern Territory

Drosera stipularis, a new species for the D. petiolaris complex from Cape York Peninsula, Queensland

Across tropical northern Australia 14 Drosera species are recognised within the D. petiolaris complex. The complex is placed in section Lasiocephala; a group of perennial sundews mostly characterised by an indumentum of white hairs upon the petiole. Here we describe a new species for the complex, D. stipularis Baleeiro, R.W.Jobson & R.L.Barrett, which is known only from white-sand habitats on Cape York Peninsula, Queensland. The new species is allied to D. petiolaris R.Br. ex DC. and D. lanata K.Kondo

The notion of sin as alienation in Paul Tillich - Notes from a reading departing from Gianni Vattimo’s thought

Que significa "pecado" no pensamento de Paul Tillich? E como esse significado pode relacionar-se ao com o pensamento pós-metafísico de Gianni Vattimo? Creio que essas duas questões orientam esse breve ensaio. O artigo trata, em primeiro lugar, da relação entre alienação e pecado. A manifestação da alienação como separação do homem do ser de Deus, do seu ser e do ser do mundo é denominada como descrença, como hybris e como concupiscência. Em segundo lugar, a alienação é, ao mesmo tempo, destino do homem, algo a que ele não pode fugir, e conseqüência de sua liberdade. A leitura de Tillich a partir de Vattimo permite perceber que o maior distanciamento entre os dois autores está na ontologia, o ser aparecendo ou não como fundamento estável. Ao contrário, eles se aproximam quanto à relação entre amor e pecado.What means "sin" in Paul Tillich’s thought? How this meaning can relate with Gianni Vat-timo’s postmetaphysical thinking? I believe these two questions guide this paper. Firstly, we have dealt with the relation between alienation and sin. The manifestation of alienation as man’s separation from God’s being, from his being and from world’s being is denominated as desbelief, as hybris and as concupiscence. Secondly, alienation is, at the same time, man’s fate, something from which he is not able to flee, and the consequence of his free-dom. We have observed when reading Tillich departing from Vattimo that the most distance between both of them is on ontology, that is, the appearance or not of the being as stable ground. We can find out an approach between Tillich and Vattimo in the relation between love and sin

judaísmo sem transcendência: Análise do tema do judaísmo em um quadro de Lasar Segall

O objetivo desse texto é analisar o quadro Judeu em Orações II do pintor russo/lituano Lasar Segall. A pergunta que move essa análise é: Que mensagem está implícita na imagem? Procuraremos responder a essa pergunta destacando especialmente os signos religiosos relacionados à tradição judaica, a qual Segall esteve ligado desde a infância. Em um primeiro momento refletiremos brevemente sobre alguns aspectos da noção de imagem enquanto texto na tentativa de compreender de que forma a mensagem se conecta à obra de arte e apresentaremos breves indicações sobre o caminho metodológico que será utilizado na análise do quadro de Segall. Após esses primeiros esclarecimentos, como uma maneira de situar a imagem e seu tema, trataremos das linhas gerais das manifestações da tradição judaica na obra do pintor lituano, destacando sua compreensão da relação entre arte e judaísmo. Por fim, partiremos para a análise propriamente do quadro Judeu em Orações II, procurando identificar os signos para chegar a sua mensagem