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Publikasjoner

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2019

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Sammendrag

The recalcitrance bottleneck of lignocellulosic materials presents a major challenge for biorefineries, including second-generation biofuel production. Because of their abundance in the northern hemisphere, softwoods, such as Norway spruce, are of major interest as a potential feedstock for biorefineries. In nature, softwoods are primarily degraded by basidiomycetous fungi causing brown rot. These fungi employ a non-enzymatic oxidative system to depolymerize wood cell wall components prior to depolymerization by a limited set of hydrolytic and oxidative enzymes. Here, it is shown that Norway spruce pretreated with two species of brown-rot fungi yielded more than 250% increase in glucose release when treated with a commercial enzyme cocktail and that there is a good correlation between mass loss and the degree of digestibility. A series of experiments was performed aimed at mimicking the brown-rot pretreatment, using a modified version of the Fenton reaction. A small increase in digestibility after pretreatment was shown where the aim was to generate reactive oxygen species within the wood cell wall matrix. Further experiments were performed to assess the possibility of performing pretreatment and saccharification in a single system, and the results indicated the need for a complete separation of oxidative pretreatment and saccharification. A more severe pretreatment was also completed, which interestingly did not yield a more digestible material. It was concluded that a biomimicking approach to pretreatment of softwoods using brown-rot fungal mechanisms is possible, but that there are additional factors of the system that need to be known and optimized before serious advances can be made to compete with already existing pretreatment methods.

Sammendrag

Im Laufe der vergangenen 15 Jahre wurden in verschiedenen, vor allem europäischen Ländern große Anstrengungen unternommen, Modelle zur Vorhersage der Gebrauchsdauer von Holzbauteilen zu entwickeln. Heute steht ein System zur Verfügung, mit dem sich Exposition, Dimension, Konstruktionsdetails und die Fähigkeit des Holzes, Wasser aufzunehmen und wieder abzugeben, so miteinander in Beziehung setzen lassen, dass sich das feuchteinduzierte Befallsrisiko für Holzprodukte quantitativ abschätzen lässt. Das Ziel dieser Studie war es, die „Vorhersagekraft“ von Performancemodellen einerseits und unterschiedlichen Gruppen von Holzverwendern andererseits zu vergleichen. Neben Zimmerern und Tischlern wurden auch Holzwissenschaftler, Architekten und Kunden sogenannter „Heimwerkermärkte“ gebeten, die Zeitspanne zwischen Beginn der Exposition und dem ersten Auftreten pilzlicher Holzschäden für eine Reihe von Fallbeispielen mit bekannter Historie und Gebrauchsdauer abzuschätzen. Die verwendeten Modelle sagten die Gebrauchsdauern der Bauteile in den unterschiedlichen Fallbeispielen zufriedenstellend vorher, mit Ausnahme eines Spielgerätes, das aus schutzmittelbehandeltem Holz gefertigt war. Weitere materialspezifische Daten zur Resistenz und zum Feuchteverhalten sind offenbar notwendig, um die Genauigkeit des Modells zu erhöhen. In vielen Fällen lag der Mittelwert der Gebrauchsdauerabschätzung der Befragten ebenfalls recht nahe an der tatsächlich erreichten Gebrauchsdauer. Die Einzelschätzungen unterlagen hierbei jedoch einer extrem hohen Streuung. Expertengruppen, wie z. B. Holzhandwerker und Holzwissenschaftler, vermochten die Gebrauchsdauern nicht genauer vorherzusagen als die Gruppe von Laien. Die Notwendigkeit für umfassende und komplexe Vorhersageinstrumente wurde sehr deutlich, da weder Laien noch Experten sich in der Lage zeigten, ausreichend genau und statistisch verlässlich die Gebrauchsdauern von Holzbauteilen vorherzusagen.