Sustainable Water Management in the Planning of Rural Space

The master's thesis deals with the subject of impacts on water and waterside rural space by different activities present in the landscape. Agriculture, water planning, divestment of water and mineral materials, settling by infrastructure, recreational and tourist activity as well as other human activities influence the present and the future conditions of the water(side) space. It is for this reason essential to define a balanced relationship between its development or use and its protection. The thesis describes water management in the past periods and presents a summary of legislation from this area. Due to more intensive development in other European countries the water(side) space used to be subjected to more severe changes than in Slovenia. However, the situation has changed. In the wider European area has highlighted the importance of sustainable water management and restoration of natural conditions as possible. Based on the analysis of individual sectors and their impacts on water(side) space the thesis shows orientations with the aim of sustainable preservation of natural or ecological landscape elements. It proposes measures or guidelines for sustainable development of waters in rural space, as Slovenian waters are still not maintained adequately and are not regulated according to the principle of sustainable management. In some areas the development of landscape still lacks any plans, which also has consequences on the water(side) space. Sustainable water management is according to legislation part of the integral planning of rural space, but the problem of its realisation or implementation in reality remains unsolved. The thesis also brings attention to increasing influence of climatic changes on the condition of waters and gives the basic guidelines for their development in the future

Kontextbereitstellung in Automobilen Ad-hoc Netzen

Je detaillierter ein Fahrer über den Streckenabschnitt informiert ist, den er in naher Zukunft befahren wird, desto größer ist die Wahrscheinlichkeit, dass er rechtzeitig und angemessen auf komplexe Verkehrssituationen reagiert. Die umfassende Verfügbarkeit von qualitativ hochwertigen Kontextinformationen im Fahrzeug leistet vor diesem Hintergrund einen wichtigen Beitrag zur Erhöhung der Verkehrssicherheit und -effizienz. Ziel dieser Arbeit ist eine zuverlässige Vorhersage der zukünftigen Fahrsituation auf Basis des gemeinschaftlich bekannten Wissens der Verkehrsteilnehmer. Dabei steht die Verwaltung ortsbezogener Kontextinformationen, die Fusion von verschiedenartigen Informationsquellen, sowie die Problematik der Verteilung der von den Fahrzeugen erzeugten Kontextinformationen über automobile Ad-hoc Netzen im Fokus der Arbeit. Aufbauend auf einer formalen Lösungsspezifikation beschreibt die Arbeit einen zweistufigen Bewertungsprozess, der es erlaubt, auf Basis verteilter Sensorbeobachtungen unterschiedlicher Fahrzeuge ein Wahrscheinlichkeitsmaß für das Eintreten eines konkreten Zustands eines relevanten Fahrkontexts abzuleiten. Die räumlichen und zeitlichen Eigenschaften des Kontextaspekts werden dabei gewichtet interpoliert. Anschließend werden auf Basis eines Bayesschen Netzes die kausalen Zusammenhänge unterschiedlicher Kontextaspekte quervalidiert. Zudem wird aufgezeigt, wie Kontextinformationen zwischen Fahrzeugen in einem automobilen Ad-hoc Netzwerk ausgetauscht werden können. Das aus drahtgebundenen Netzen bekannte Konzept der Nutzenmaximierung des Netzwerks wird hierzu auf die speziellen Charakteristika automobiler Netze erweitert. Es wird zudem eine schichtenübergreifende Lösungsarchitektur vorgestellt, die situationsadaptiv sowohl kurze Latenzzeiten für kritische Nachrichten, als auch eine nachhaltige Skalierbarkeit des Netzes in Szenarien mit geringen und hohen Fahrzeugdichten sicherstellt. Der Kanalzugriff und die Verbreitung der Kontextinformationen im Netzwerk basieren dabei auf einer situationsabhängigen Bewertung des Anwendungsnutzens der zu übertragenden Nachrichten. Mit Hilfe von Simulationen wird das Verhalten des Systems bewertet. Durch eine ontologiebasierte Verwaltung wird auch nichtfahrzeugbezogenen Systemen eine domänenübergreifende Nutzung der Sensorinformationen und kausalen Zusammenhänge ermöglicht

Hemicellulose hydrolysis catalysed by solid acids

Depolymerising hemicellulose into platform sugar molecules is a key step in developing the concept of an integrated biorefinery. This reaction is traditionally catalysed by either enzymes or homogeneous mineral acids. We compared various solid catalysts for hemicellulose hydrolysis, running reactions in water, under neutral pH and relatively mild temperature and pressure (120 °C and 10 bar) conditions. Sulphonated resins are highly active, but they leach out sulphonic groups. Sulphonated silicas are less active, but more stable. They have weakly and strongly bound sites and the strongly bound ones do not leach. Zeolites are moderately active and stable. Among them, H-ferrierite especially, despite its small pores, exhibited high activity as well as good recyclability

Lignin solubilisation and gentle fractionation in liquid ammonia

We present a simple method for solubilising lignin using liquid ammonia. Unlike water, which requires harsh conditions, ammonia can solubilise technical lignins, in particular kraft lignin. A commercial pine wood Kraft lignin (Indulin AT) was solubilized instantaneously at room temperature and 7–11 bars autogeneous pressure, while a commercial mixed wheat straw/Sarkanda grass soda lignin (Protobind™ 1000) was solubilized within 3 h at ambient temperature, and 30 min at. 85 °C. Hydroxide salts were not required. Wheat straw, poplar and spruce organosolv lignins, as well as elephant grass native lignin (MWL) were also solubilized, albeit at lower values. Different sequences of solubilisation and extraction were tested on the Protobind™ 1000 lignin. The remaining lignin residues were characterized by FTIR, size exclusion chromatography (SEC), elemental analysis (ICP), 2D-NMR and 31P NMR. Liquid ammonia is not an innocent solvent, as some nitrogen was incorporated in the residual lignin which then rearranged to higher molecular weight fractions. Nevertheless, the mild solubilisation conditions make liquid ammonia an attractive candidate as a solvent for lignin in future biorefinery processes

Biocatalytic conversion of lignin to aromatic dicarboxylic acids in Rhodococcus jostii RHA1 by re-routing aromatic degradation pathways

The heteropolymer lignin represents an untapped resource for production of renewable aromatic chemicals, if efficient depolymerisation methods can be developed. In this work, the metabolic pathways in Rhodococcus jostii RHA1 for degradation of aromatic lignin breakdown products are re-routed, in order to generate an aromatic dicarboxylic acid product that could be used for bioplastic synthesis. Protocatechuic acid is normally metabolised via ortho-cleavage to the β-keto-adipate pathway. Insertion of recombinant genes for protocatechuate 4,5-dioxygenase or protocatechuate 2,3-dioxygenase into R. jostii RHA1, followed by ammonia cyclisation of the extradiol cleavage products, generates pyridine 2,4-dicarboxylic acid or pyridine 2,5-dicarboxylic acid bioproducts in yields of 80–125 mg L−1 when grown on minimal media containing 1% wheat straw lignocellulose