Forschung

Wasserlösliche Polymere (WSP) sind wichtige und leistungsstarke Inhaltsstoffe von Produkten für Körperpflege und Haushaltsanwendungen – mit einer jährlichen globalen Produktion von über 1 Million Tonnen und einer Marktnachfrage, die voraussichtlich weiter steigen wird. Ein nachhaltiges End-of-Life-Management für WSPs ist derzeit eine der größten Herausforderungen für die Polymergemeinschaft. In diesem Zusammenhang haben biologisch abbaubare Alternativen zu persistenten WSPs großes Interesse aus verschiedenen Sektoren geweckt – einschließlich der Industrie, Regulierung, Wissenschaft und Öffentlichkeit. Trotz dieses Interesses ist unser grundlegendes Verständnis des biologischen WSP-Abbaus in natürlichen und technischen Systemen begrenzt. Besondere Wissenslücken betreffen i) biologische WSP-Abbaupfade ii) Mikroorganismen und Enzyme, die eine Schlüsselrolle im biologischen Abbau spielen iii) Polymer- und Umweltfaktoren, die den biologischen Abbau beeinflussen, sowie iv) analytische Methoden zur Untersuchung des biologischen Abbaus und zur Bewertung der Übertragbarkeit von Laborergebnissen auf realistische Szenarien. In einer gemeinsamen Bestrebung von Experten der Universität Wien, der BOKU und der BASF SE wird das CD-Labor für Biologischen Abbau von Wasserlöslichen Polymeren diese Wissenslücken angehen. Wir streben an, die Chemie und Mikrobiologie, die dem biologischen WSP-Abbau zugrunde liegt, fundamental zu verstehen und somit die dringend benötigte wissenschaftliche Basis für die Entwicklung von biologisch abbaubaren und leistungsstarken WSPs, sowie die Entwicklung wissenschaftsbasierter gesetzlicher Regulierungen zur biologischen Abbaubarkeit von WSPs, zu schaffen. Angesichts der weiten Verbreitung von WSPs in Haushalts- und Körperpflegeanwendungen und der daraus resultierenden Freisetzung in Abwasserströme liegt der Schwerpunkt der vorgeschlagenen Forschung auf dem biologischen Abbau in Abwasser- und Süßwassersystemen. WSP-Klassen von besonderem Interesse sind Polyaminosäuren und Polysaccharide, die als vielversprechend gelten, um Funktion während der Anwendung und Abbaubarkeit am Lebensende zu kombinieren. Das CD-Labor behandelt 3 Ziele: i) Identifizierung von Schlüsselfaktoren, die die Kinetik und Pfade des biologischen WSP-Abbaus beeinflussen ii) Ableiten von Verbindungen zwischen der Funktionsweise des Mikrobioms und des biologischen WSP-Abbaus iii) Entwicklung von analytischen Methoden, die detaillierte Untersuchungen des biologischen WSP-Abbaus, auch in realistischen Szenarien, ermöglichen. Das CD-Labor reagiert auf den aufkommenden Bedarf nach einem grundlegenden Verständnis des Verhaltens von WSPs in natürlichen und technischen Systemen. Durch interdisziplinäre und intersektorale Zusammenarbeit –und durch die Kombination von Fachwissen in Umweltchemie, Mikrobiologie und analytischer Chemie– werden wir transformative Einblicke in den biologischen Abbau von WSPs gewinnen. Zu den erwarteten Ergebnissen gehören aufgeklärte biologische Abbaupfade und identifizierte Zwischenprodukte; Abbauvorhersagen basierend auf charakterisierten Mikroorganismen und Enzymen; analytische Methoden zur Charakterisierung von WSPs und eine kritische Bewertung der Übertragbarkeit von Labortests auf realistische Szenarien. Diese Ergebnisse werden technologische und regulatorische Fortschritte ermöglichen und den Weg für eine nachhaltige Zukunft ebnen, in der Herausforderungen mit innovativen chemischen Lösungen und kollektiven Maßnahmen begegnet wird.

Das HistoGenes Projekt verbindet Historiker*innen, Archäolog*innen, Gentetiker*innen, Anthropolog*innen und Spezialist*innen in Bioinformatik, Isotopenanalyse und anderen wissenschaftlichen Disziplinen. Das gemeinsame Ziel ist es Migrationsbewegungen im Karpatischen Becken nach dem Zusammenbruch des Römischen Reichs 400-900 anno domini zu untersuchen. www.histogenes.org Das Institut für Analytische Chemie (IAC) der BOKU wird dabei Analysen von Isotopenverhältnissen n(87Sr)/n(86Sr) des natürlichen Elements Strontium und Multi-Elemenentmuster in Zähnen von Individuen von geborgen in österreichischen Gräberfeldern durchführen. Weiters, wird das IAC mit anderen Projektpartner*innen an der Interpretation der Daten arbeiten. Dies geht nur im Team, da die Ausgrabungsstelle keine Auskünfte über den konkreten Lebensort der damaligen Menschen gibt. Die dadurch erlangten Informationen sollen helfen zu verstehen, welche Menschen lokal und welche nicht lokal waren. Dies wiederum ermöglicht Rückschlüssen über Bewegungen von Menschen in einer für Europe entscheidenden historischen Periode.

Die sensorische Qualität von Wein ist das Ergebnis einer Vielzahl von Wechselwirkungen zwischen allen im Wein enthaltenen chemischen Komponenten und spezifischen Umweltfaktoren, wie der Temperatur oder des Weins. Da die Weinqualität von zahlreichen Faktoren wie Sorte, Anbaubedingungen, Klimaveränderungen, Hefestämmen, Weinbereitungstechnologien und menschlichen Erfahrungen beeinflusst wird, ist die Bewertung der Weinqualität und deren Erhaltung – in Sinne der Reproduzierbarkeit von Jahr zu Jahr - heutzutage die größte Herausforderung sowohl für die Weinerzeuger als auch für die Weinwissenschaft. Weinbaupraktiken zielen in erster Linie darauf ab, qualitativ hochwertige Trauben zu erzeugen, die den Geschmack und die Aromen der Rebsorten und/oder die für eine bestimmte Region oder ein bestimmtes Terroir typischen Eigenschaften widerspiegeln. In Österreich ist der Districtus Austriae Controllatus (DAC) eine Klassifizierung für regionaltypische Qualitätsweine, die auf dem Weinmarkt für besondere Produkte sorgt. Eine genaue Bewertung und Beurteilung der Weinqualität, Identität und Typizität ist für Winzer von großer Bedeutung, um eine korrekte Weinklassifizierung und ein gezieltes Marketing durchzuführen. Ziel dieses Projekts ist die Bewertung der Trauben- und Weinqualität sowie die Charakterisierung und Vorhersage der regionaltypischen Qualität mit Hilfe von Element- und sensorischen Analysen, ungezielten und zielgerichteten metabolomischen und spektroskopischen Ansätzen sowie künstlicher Intelligenz. Die Traubenqualität ist der wichtigste Faktor für die Herstellung von Qualitätswein, und bei einige in Weintrauben enthaltenen Metaboliten kann ein enger Zusammenhang mit der Weinqualität bestehen. Dieser Zusammenhang zwischen den Traubenmetaboliten und der Weinqualität wird mit Hilfe von ungezielten Metabolomik- und Spektroskopieansätzen und mit Hilfe von Modellen zur Vorhersage der Weinqualität, die mit Hilfe von künstlicher Intelligenz und Algorithmen des maschinellen Lernens erstellt werden, untersucht werden. Ein besonderer Schwerpunkt dieses Projekts ist eine detaillierte chemische Charakterisierung, die den Einfluss der Wiener Weinbauregion (Herkunft) auf den Wiener Gemischten Satz DAC und den Grünen Veltliner klären soll. Als Ergebnis des Projekts werden Software, Apps und ein einzigartiges Qualitätskennzeichen für die Vorhersage der Weinqualität und die Bewertung der Authentizität auf der Grundlage von im Projekt etablierten Datenbanken entwickelt. Diese Lösung wird so konzipiert, dass sie die Identität und Authentizität jeder einzelnen Flasche belegen und zurückverfolgen kann. Die Ergebnisse dieses Projekts zielen wiederum darauf ab, sowohl das Herkunftsmarketing als auch die künftige Erhaltung der Weinproduktionsprozesse und der Qualität von in Wien hergestellten Weinen zu unterstützen.