Charakterisierung eines neuartigen tubulären Photobioreaktors – Erarbeitung wesentlicher Einflussparameter und modellgestützte Effizienzbewertung phototrophen Wachstums zur stabilen Langzeitkultivierung unter Freilandbedingungen

Die großtechnische Produktion von Mikroalgenbiomasse unter Freilandbedingungen unterliegt trotz ihres enormen Potentials nach wie vor einem Nischendasein im Markt der hoch-wertigen Biomasse. Diese Arbeit zeigt auf, dass eine stabile Kultivierung von Mikroalgenbiomasse unter Freilandbedingungen in Mitteleuropa (und potenziell ähnlicher Breitengrade) effektiv durchführbar ist. Es ist zu vermuten, dass an Orten näher der Wendekreise eine aufgrund höherer Globalstrahlungsprofile ebenso höhere Biomasseproduktivität ermöglicht werden könnte. Die erzielten PCE-Werte zeigen, dass die Effektivität der verwendeten Lichtkollektoren zum Einsammeln von Sonnenlicht, einem entscheidenden Einsatzkriterium bei der Durchführung phototropher Wachstumsprozesse, ganzjährig stabil ist und die Biomassezusammensetzung eine definierte und ebenso stabile Zusammensetzung im Jahresverlauf aufweist. Vergleichbare Daten sind in diesem Zusammenhang nicht verfügbar. Vergleichende Untersuchungen über Kurzzeitkultivierungen zeigen, dass die Leistungsfähigkeit des Tannenbaum-Photobioreaktors bezüglich der erzielten Parameter am installierten Standort, hinsichtlich der Produktivität der Mikroalgenbiomasse gesteigert werden kann. Im Rahmen der Versuche zur Langzeitkultivierung lag die maximal erzielbare Biomasseproduktivität jedoch nicht im Vordergrund. Vielmehr führten die Untersuchungen zum Verständnis einer gesicherten Prozessstabilität unter Anwendung der Steuermöglichkeit des Doppelschlauchsystems zur Temperierung und Aufrechterhaltung des erforderlichen Nährstoffniveaus und weiterer Wachstumsbedingungen. Die Molchbarkeit während der Kultiverung, d.h. ohne den Kultivierungsalgorithmus unterbrechen zu müssen, ermöglichte das Freihalten der Lichteintrittsflächen einerseits sowie eine Minimierung des Kontaminationsdruckes durch aufkeimenden Biobelag andererseits. Inwieweit eine Automatisierung des mechanischen Reinigungsprinzips, vor allen Dingen im Hinblick auf eine Vielzahl von Lichtkollektoren im großtechnischen Maßstab, möglich und praktikabel umsetzbar ist, sollte in zukünftigen Versuchsplänen Berücksichtigung finden. Die erzielten Wachstumsraten in den Wintermonaten zeigen auf, dass eine Kultivierung an diesem Standort und in diesem Zeitraum nur mit natürlicher Lichtquelle und rein phototrophem Wachstum erfolgreich durchführbar, aber nicht effektiv im Sinne eines signifikanten Biomasseertrages realisierbar scheint. Der Hauptgrund hierfür liegt vor allen Dingen in den kurzen Tageslängen von teilweise weniger als 7,5 Stunden (am Standort der PBR). Demgegenüber steht eine Nachtphase, in diesem Fall, von 16,5 Stunden, in denen kein phototrophes Wachstum stattfindet. Aber auch das geringere Strahlungsniveau aufgrund der geringen Sonnenhöhe trägt zu niedrigen Lichtintensitäten, und folglich geringen Wachstumsraten, bei. Eine stabile Nutzung der Photobioreaktoren über längere Zeiträume erfordert das Verständnis der Gesamtheit des Kultivierungssystems als Solches im Zusammenhang mit der unmittelbaren Umgebung. Aufgrund von äußeren Einflüssen wie schwankenden Luftdrücken, Niederschlag, Wind und weiterer Umwelteinflüsse kommt es grundsätzlich und unweigerlich zu wiederkehrenden und schwankenden Kontaminationsdrücken. Dieses Auftreten von Fremdorganismen bis hin zu Fraßfeinden bei der Verwendung von Monokulturen unter Freilandbedingungen über einen längeren Zeitraum ist in der Literatur hinlänglich bekannt. Es handelt sich hier vergleichsweise um die Herausforderung einer „Intensivlandwirtschaft“. Andere Ansätze, als den hier verwendeten zur Nutzung selbst-stabilisierender Kulturen, könnte die Nutzung einer Fruchtfolge, in diesem Fall Sortenfolge, vergleichbar mit dem Prinzip der traditionellen 3-Felderwirtschaft in der konventionellen Landwirtschaft, sein. Mit Hilfe des Ansatzes zu selbststablisierenden Mikroalgenkulturen ist es in den durchgeführten Versuchen erfolgreich gelungen, eine Leitkultur von Scenedesmus obliquus stabil über einen Zeitraum von fast 2 Jahren zu kultivieren. Es konnte aufgezeigt werden, dass eine erhebliche Steigerung der Biomasseproduktivität bezüglich rein phototrophen Wachstums an geographischen Standorten deutich näher zu den Wendekreisen zu erwarten ist. Vor allen Dingen eine gleichmäßigere Verteilung der Globalstrahlung und dementsprechend um den Faktor 4 größere Globalstrahlungsintensität in den Wintermonaten gegenüber dem Standort der Reaktoren würde eine stabile Produktion von Mikroalgenbiomasse über 365 Tage erlauben. Zusammen mit den umgesetzten Maßnahmen im Zuge der Langzeitversuche an den Tannenbaum-PBR würde eine ganzjährige Standzeit bei stabiler Produktion durchführbar sein. Die erfolgreich umgesetzte saisonal-übergreifende Kultivierung mit Hilfe der Tannenbaum-Photobioreaktoren zeigt die Steuerbarkeit der Wachstumsbedingungen gegenüber den klimatischen Bedingungen am Standort eindeutig auf

Business Capability Maps: Current Practices and Use Cases for Enterprise Architecture Management

This paper provides a state-of-the-art report on the usage of business capability maps in enterprise architecture management. We conducted expert interviews with 25 organizations to reveal the benefits and challenges of capability-based enterprise architecture management and evaluated 14 use cases on the feasibility and benefit of using business capability maps in practice. The results reveal increasing interest and acceptance of the approach in practice and among support organizations

Investigations of Ratio-Based Integrated Influence Lines as Features for Bridge-Damage Detection

Prestressed concrete bridges built between 1960 and 1990 no longer meet today’s requirements due to loads and increasing mileage of higher loads that have increased since the bridges were designed. Prestressed concrete bridges are representative of Germany’s existing bridges. In order to deal with the large number of ageing bridges, recalculations and measurements for control as well as bridge monitoring are an important means of support. For both, it is important to find features that are damage-sensitive as well as robust against measurement noise, vehicle parameters (dynamics, geometry, weight, etc.) and environmental influences (temperature, wind, etc.). In this paper, we present features for damage detection based on the influence line, which are investigated with respect to the above requirements by using the analytical solution of the Euler–Bernoulli beam and more complex numerical bridge simulations. In this context, we restrict ourselves to the damage caused by bending stress. The features are calculated on the basis of single vehicle crossings over the bridge for the strain in the longitudinal direction as well as for the deflection of the bridge at different sensor positions. The ratio-based features are compared with raw data and natural frequencies in a classification. Additionally, the sensor positioning is considered. The investigations shows that the ratio-based integrated influence lines are equivalent to or better than the modal parameters, especially when noise and temperature changes are taken into account

COVID-19 pandemic: Lessons for spatial development

Background and aims of this position paper: Since the COVID-19 pandemic began, it has become ever clearer that it poses an enormous challenge for society. The lockdown imposed on large parts of public life, which hit all social groups and institutions relatively abruptly with a wide range of impacts, as well as the measures adopted subsequently have resulted in radical changes in our living conditions. In some cases, the crisis has acted as an accelerator of trends affecting processes that were already ongoing: the digitalisation of communications and educational processes, the growth in working from home and mobile working arrangements, the expansion of online retail, changes in travel behaviour (in favour of cars and bicycles), and the establishment of regional service networks. At the same time, there has been a braking effect on sectors such as long-distance travel, global trade, trade fairs and cultural events, as well as on progress towards gender equality in the division of labour for household responsibilities and childcare. Socio-spatial, infrastructural, economic and ecological effects are becoming increasingly apparent. For those involved in spatial development and spatial planning, urgent questions arise not only about the weaknesses that have become apparent in our spatial uses in terms of infrastructure and public service provision, the economy and ecology, and in our ways of life in terms of housing and the supply of goods and services, but also about what opportunities have emerged for sustainable and self-determined lifestyles. What conclusions for anticipatory and preventive planning can be drawn from these (provisional) findings? Using a critical, multidisciplinary and integrative examination of the spatially-relevant effects of the COVID-19 pandemic, this paper establishes connections between the crisis management of today and crisis preparedness concepts for potential future pandemics. Building on that, it proposes corresponding recommended actions. These actions relate not only to insights for medium-term space-related crisis management but also to conclusions on long-term strategic challenges for spatial development in view of pandemics to be expected in the future. For this position paper, the 'Pandemic and Spatial Development' Ad hoc Working Group at the ARL - Academy for Territorial Development in the Leibniz Association has compiled interdisciplinary perspectives from spatial development and spatial planning, public health services, epidemiology, economics and social sciences, and has condensed them into transdisciplinary recommendations for action. These recommendations are directed at the various action levels for spatial development and spatial planning

Avifauna e uso da terra: o caso do Parque Natural de Montesinho

Apresenta-se uma possível utilização da informação dos atlas de avifauna como instrumentos de apoio à gestão de áreas de alta diversidade biológica. O atlas de avifauna do Parque Natural de Montesinho recolhe a informação relativa a um total de 119 espécies, de aves referenciadas, em 48 quadrículas de 5 por 5 quilómetros. A relação entre a avifauna e os sistemas de utilização da terra que a sustenta estimou-se por correlações canónicas (CCA - ter Braak, 1986). Uma análise de classificação (TWINSPAN- Hill, 1979) permitiu discriminar os sectores representativos do PNM. A amplitude de nicho das espécies em relação aos usos da terra, assim como a sua capacidade descritiva e discriminante, avaliam-se, mediante índices de informação (Shannon e Weaver, 1949). Os três eixos gerados pelas CCA avaliaram em 0,594, 0,689 e 0,633 a correlação (Kendall) da avifauna e os usos da terra considerados. Os seus resultados classificam o território do PNM em duas grandes unidades separadas pelo Rio Sabor, o sector ocidental evidencia gradientes climáticos e o oriental gradientes fisiográficos. São fundamentalmente passariformes residentes e biogeografia paleártica (Alauda arvensis, Pica pica, Passer montanus, etc.) as espécies mais envolvidas na dinâmica do território, apresentando os mais elevados valores de entropia. Os usos da terra apresentam distintas relações com o valor informativo das variáveis avifaunísticas. Destacam-se as relações positivas com os secadais, soutos e carvalhais, as neutras com as culturas de regadio e as negativas com os pinhais. A preponderância dos passeriformes residentes na discriminação do território destaca a escala de trabalho, para as quais o uso da terra têm uma importância acrescida na determinação do habitat dessas espécies. As relações com o uso da terra parecem manifestar uma adaptação da avifauna aos sistemas agrários tradicionais ( dos carvalhais aos lameiros e soutos), o que não ocorrerá em relação às formas mais modernas de utilização da terra (regadio e pinhais).Reitoria da Universidade de Coimbra, Fundação Calouste Gulbenkian, Fundação para a Ciência e Tecnologia, Fundação Luso-Americana para o Desenvolvimento, Câmara Municipal de Coimbra, Região de Turismo do Centro, Banco do Comércio e Indústria, SA, Cafés Delt