Résumé confidentiel / Résumé confidentiel

Landlebende Pflanzen weisen differenzierte Gewebetypen auf, die neben der Aufrechterhaltung physiologischer Stoffwechselvorgänge äußeren mechanischen Belastungen standhalten müssen. Durch zweckmäßige Verteilung von Festigkeitsgeweben über den Sprossquerschnitt erlangen Pflanzen die notwendigen Versteifungen und Stabilitäten. Zur ortsaufgelösten Darstellung der unterschiedlichen Pflanzengewebe wird auf die Methode der Ramanspektroskopie zurückgegriffen. Dazu werden valide ramanspektroskopische Methoden entwickelt, die die Bestimmung der Cellulosekristallinität sowie die Quantifizierung des Lignins und der Hemicellulosen zum Ziel haben. Am Beispiel eines Pflanzenquerschnittes des Gemeinen Flachs Linum usitassimum werden die spektroskopischen Methoden angewandt und die Verteilung der unterschiedlichen Gewebetypen aufgezeigt und diskutiert.

In the course of a little over a year, from January, 1950, to March, 1951, core samples of bottom sediments were collected at three different stations in the Dundas Marsh, Hamilton, Ontario. A number of the samples were analysed for total carbon content, bitumen, pectins, hemicelluloses, and cellulose and lignin content. This study is part of a larger investigated by the Department of Zoology to ascertain the relationships between the biological productivity in lakes and the rate of mineralization of the organic detritus in lake bottom sediments. / Thesis / Master of Science (MSc)

Natural polymers from renewable resources have attracted increasing interest as candidates for renewable energy and functional materials. In this work, the interactions between natural polymer thin films and biomacromolecules were studied via surface analysis techniques, such as a quartz crystal microbalance with dissipation monitoring (QCM-D), surface plasmon resonance (SPR) and atomic force microscopy (AFM). Chitinase activity on regenerated chitin (RChitin) films was studied by QCM-D and AFM. The optimal temperature and pH for chitinase activity on surfaces determined by QCM-D and AFM were consistent with bulk solution studies in the literature. Results from QCM-D also indicated that chitinase showed higher activity on fully acetylated chitin than highly deacetylated chitosan. Nanocrystalline chitin (Chitin NC) thin films were prepared by spincoating a nanocrystalline chitin colloidal suspension onto solid surfaces. Solvent exchange experiments via QCM-D with H2O/D2O revealed that Chitin NC films had more water than RChitin films of similar thickness. Results from QCM-D demonstrated that Chitin NC films had high bovine serum albumin loading capacity, and chitinase not only degraded, but also caused swelling of the chitin nanocrystals. Adsorption of human serum albumin (HSA) and fibrinogen (HFN) onto bare gold, regenerated cellulose (RC) and RChitin thin films was studied by SPR and QCM-D. Studies by SPR indicated that HSA and HFN formed close-packed monolayers on gold surfaces and sub-monolayers on polysaccharide surfaces, and the adsorption affinity of HSA for polysaccharide surfaces was greater than that of HFN. Results from QCM-D and SPR showed that the protein layers on polysaccharide surfaces had more associated water than proteins on gold surfaces. The dehydrogenative polymerization of monolignols catalyzed by physically immobilized horseradish peroxidase was investigated using QCM-D and AFM. Results from QCM-D and AFM showed that coniferyl and p-coumaryl alcohol underwent polymerization directly, whereas sinapyl alcohol required the addition of a nucleophile for polymerization. Studies by QCM-D and AFM also indicated that the surface-initiated polymerization was greatly affected by the support surface, monolignol concentration, hydrogen peroxide concentration and temperature. Thin films of dehydrogenative polymer (DHP), kraft (KL), organosolv (OL) and milled wood (MWL) lignins were used to study the enzymatic degradation of lignin mediated by lignin peroxidase (LiP) and manganese peroxidase (MnP). Results from QCM-D showed that the initial rates for degradation catalyzed by LiP increased in the order: KL < OL < MWL < guaiacyl DHP (G-DHP) < p-hydroxyphenyl DHP (H-DHP). In contrast, manganese peroxidase only degraded DHP films with a faster initial rate for G-DHP than H-DHP. Adsorption of hemicelluloses onto KL, OL and MWL thin films was studied by QCM-D and SPR. Results from QCM-D showed that hemicelluloses with different structures displayed very different adsorption behavior. Adsorption isotherms from QCM-D and SPR indicated that xyloglucan possessed stronger affinity for KL and OL films than MWL films. Data from QCM-D and SPR revealed that xyloglucan formed less hydrated layers on lignin surfaces compared to RC surfaces, and the adsorbed xyloglucan layers on different lignin films had similar percentages of coupled water. / Ph. D.

M. Tech. (Department of Chemical Engineering, Faculty of Engineering and Technology), Vaal University of Technology / Fenton oxidation is classified into two processes, homogeneous and heterogeneous. Homogeneous Fenton oxidation process, have been shown to be efficient in the degradation of organic pollutants. However, it was shown to have limitations which can be addressed by the heterogeneous Fenton oxidation. Despite the high efficiency of the heterogeneous Fenton oxidation process in the degradation of recalcitrant organic pollutants, the currents synthesis trends of the heterogeneous Fenton catalyst have been proven to be time and energy constraining, since it involves the multi-step were the activated carbon have to be prepared first then co-precipitate the iron oxide on the activated carbon. However, as much as the heterogeneous Fenton catalyst has been proven to have high catalytic activity towards degradation of organic pollutants, these catalysts have some limitations, such limitations include metal ions being leached from the catalyst support into the treated water causing catalyst deactivation and a secondary pollution to the treated water. In this thesis, these catalysts have been applied in the degradation of recalcitrant organic pollutants such as methylene blue and phenols. This study focuses on the single step synthesis of iron oxide nanoparticles supported on activated carbon, were carbonaceous material is impregnated with iron salt then pyrolysed via microwave heating. Microwave power and the amount of iron salt were optimized. The prepared activated carbon-iron oxide composites were applied to the degradation of 2-nitrophenol (2-NP) and methylene blue (MB). Methylene blue was used as a model compound due to the fact that it is easier to monitor the degradation process with UV-Vis as compared to 2-nitrophenol . 2-nitrophenol the additional step for the adjustment of pH is required since nitrophenols are colorless in color at lower pH. The characterization showed that the microwave power and the amount of the iron precursor have an influence on the porosity and surface functional groups of the activated carbon. Further it was vi observed that microwave power and iron precursor influnces the amount of iron oxide formed on the surface of the support. It was also observed that the activated carbon-iron oxide composite have the catalytic effects on the Fenton oxidation process of MB and 2-NP. The parameters such as H2O2, pH, catalyst dose, initial concentration, temperature affect the degradation of both MB and 2-NP. Kinetics studies showed that Fenton is a surface driven reaction since the results fitted the pseudo first order model. The thermodynamics parameters also showed that the reaction is endothermic, spontaneous and is randomized. This implies that the reaction of the degradation of MB and 2-NP is feasible and the catalysts prepared have high catalytic activity. MB and 2-NP were degraded to smaller organic molecules (carboxylic acids). The stability of the catalyst observed to decrease as the number of cycles increased, this is due to the leaching of iron ions from the support material. Hence it was concluded that the activated carbon-iron oxide composite was successfully synthesized and had the high catalytic activity for the degradation of MB and 2-NP.

La thèse présentée propose une nouvelle voie de valorisation des xylanes du bois par l’élaboration de nouveaux polymères bio-sourcés et amphiphiles.Après une caractérisation complète de xylanes issus du bois de hêtre, l’hydrolyse acide en milieu dilué a été optimisée afin d’obtenir des xylo-oligosaccharides d’environ 6 unités xylose par chaîne avec une seule unité acide méthylglucuronique positionnée à l’extrémité non réductrice de la chaîne. En parallèle, l’étude de l’oxydation au periodate de sodium de ces xylanes a été effectuée pour permettre l’introduction d’un nombre contrôlé de fonctions aldéhyde le long de la chaîne. La fonction aldéhyde de l’extrémité réductrice des oligomères de xylane a ensuite été fonctionnalisée par un groupement allyle ou azoture pour permettre leur couplage à des dérivés d’acide gras par ‘chimie click’.Les oligomères amphiphiles ainsi obtenus ont ensuite été étudiés pour leurs propriétés tensioactives et d’auto-assemblage. Ils présentent de bonnes propriétés de mouillage, comparables à celles du Tween®80. Les objets issus de l’auto-assemblage de ces oligomères amphiphiles ont été analysés par DLS et TEM. Ils s’auto-assemblent aussi bien dans le chloroforme que dans l’eau. Les objets formés sont sphériques et de taille micellaire (d ≤ 50 nm). Ces objets ont tendance à s’associer pour former des agrégats, surtout dans le chloroforme. Ces agrégats sont régis par des interactions assez faibles pour être éliminés par dilution. Ils peuvent également être éliminés par simple filtration.Finalement, ce travail de thèse aura abouti à la synthèse de composés amphiphiles totalement bio-sourcés, à partir de xylanes, coproduits potentiels de l’industrie papetière. Grâce à leurs propriétés tensioactives, les applications envisageables pour ces tensioactifs ‘verts’ sont nombreuses. De plus, leur caractère biocompatible et leur auto-assemblage en solution aqueuse en font de bons candidats pour l’encapsulation et la vectorisation de principes actifs. / This thesis work aims to add value to xylans by designing new bio-based amphiphilic polymers.Beechwood xylans were first fully characterized before their acidic hydrolysis. The hydrolysis conditions were optimized in order to obtain well-defined xylooligosaccharides, oligomeric chains of about six xylose units that have only one methylglucuronic acid unit positioned at the non-reductive chain end. Periodate oxidation of xylans was also studied in order to form new aldehyde groups within the xylan backbone in a controlled manner. The xylooligomers were then functionalized from their reductive end with an azide or an allyl group, providing the ability to couple these oligomers to fatty acid derivatives using ‘click chemistry’.The obtained amphiphilic oligomers were finally studied according to their surfactant and self-assembly properties. Their wetting properties were found to be very good, comparable to those found with Tween®80. Moreover, they self-assembled in both chloroform and water, where their structures were characterized via DLS and TEM. The resulting particles formed had a spherical micellar morphology, with a d ≤ 50 nm. However, it was found that the particles had a tendency to form large aggregates, particularly in chloroform. The aggregates could be easily removed, either by filtration or by dilution of the sample, as the forces that govern the aggregation are low enough to allow dissociation with increasing solvent volume.As previously mentioned, this thesis work led to the synthesis of bio-based amphiphilic oligomers starting from xylans, which are a potential byproduct in the paper/pulp industry. Thanks to their surfactant properties, numerous applications can be found for such a ‘green’ surfactant. Their biocompatibility added with their self-assembly nature in aqueous media makes them an attractive molecule for active substance delivery applications.

Die exakte Bestimmung des energetischen Futterwertes von Grünland ist für die Praxis von großer Bedeutung. Das am häufigsten angewendete Schätzverfahren auf Basis der chemischen Analyse ist für Grünlandbestände mit geringer Nutzungsintensität nicht anwendbar. Ziel der Arbeit war es zu prüfen, ob andere ausgewählte Zellwandparameter (Xylose, Arabinose, pCA, FA, säurelösliches Lignin, ADL:Gesamtlignin) über ein breites Nutzungsspektrum eine engere Korrelation zur Verdaulichkeit der OS haben als die Rohfasergehalte, auf deren Korrelation zur in vivo Verdaulichkeit die Schätzgleichungen auf Basis der chemischen Analyse beruhen. Weitere Ziele waren ein Methodenvergleich verschiedener Schätzverfahren und die Bestimmung des Einflusses der Zusammensetzung der bestandsbestimmenden Einzelpflanzen auf den Energiegehalt der Bestände. Als Probenbasis dienten Pflanzenbestände, die in den Jahren 1996-1998 auf drei unterschiedlichen Versuchsflächen (5, 6 und 7) mit verschiedenen Gräserzusammensetzungen und drei unterschiedlichen Nutzungsformen (intensiv, 3-4 Schnitte, mit (A) bzw. ohne (B) N-Düngung und extensiv (C), 2 Schnitte, später erster Schnitt) im ersten und zweiten Aufwuchs gewonnen worden waren. Alle Bestandsproben (insgesamt 50) und Einzelpflanzen (109) wurden nach der Weender-Analytik analysiert, die Faserbestandteile NDF, ADF und ADL bestimmt, ausgewählte Zellwandparameter analysiert und der HFT-Gastest durchgeführt. Zum Methodenvergleich wurden die von der Gesellschaft für Ernährungsphysiologie (GfE, 1998) empfohlenen Gleichungen auf der Basis des Rohnährstoffgehaltes und der Gasbildung (Gb) sowie die Gleichungen von WEISSBACH et al. (1996, 1999) auf der Basis der enzymunlösbaren organischen Substanz (EuLOS) verwendet. Als Ergebnis dieser umfangreichen Untersuchungen zeigte sich, dass durch den starken Einfluss von Weißklee auf die Gehalte an Hemicellulosemonomeren (der Xylosegehalt von Klee beträgt 22% des Gehaltes in Gräsern) und phenolischen Säuren (pCA-Gehalt im Klee 10% des Gehaltes in Gräsern) in den Proben die Arbeitshypothese einer engen Korrelation dieser Parameter zur Verdaulichkeit nicht bestätigt werden konnte. Das ADL:Gesamtlignin Verhältnis erbrachte die engste Korrelation zur in vivo Verdaulichkeit. Aus diesem Grund wird dieser Parameter als Prüffaktor am geeignetsten betrachtet. Die Einzelpflanzen zeigten in Abhängigkeit zur Nutzung größere Abweichungen als zwischen den Gräserspezies. Der Methodenvergleich erbrachte, dass mit dem untersuchten Probenmaterial die HFT- und EuLOS96-Gleichungen eine sehr gute Übereinstimmung mit den gemessenen Energiewerten aufwiesen. Die erfassten unlöslichen Reste sowohl aus HFT als auch aus der Cellulasemethode (EuLOS) zeigen eine wesentlich engere Korrelation zur Verdaulichkeit als die Gasbildung und ELOS-Werte. / In practice, the accurate estimation of the feed value of grassland is important. The most common method, the calculation of feed value using the chemical analysis of nutrients, is not suitable for grasslands with a low levels of utilisation. Therefor the objective of this study was to test some selected parameters of cell wall for their better suitability of calculating the feed value than the conventional crude fibre content. These parameters were: Xylose, Arabinose, para coumaric acid (pCA), ferula acid (FA), acid soluble Lignin, and the ratio ADL to whole lignin. Further objectives were to compare different in vitro feed value estimation methods and to estimate the influence of the single grass species on the energy content of the grassland. The study samples were different grassland populations harvested during 1996 and 1998, from three different floor spaces (5,6,7) with different grass populations and with three intensities of management 3 to 4 cuts per year, with (A) and without (B) N-fertilizer and 2 cuts (C) with the first cut after the 1st July. The nutrient content, detergent fibre, cell wall parameter analysis, and HFT gas test were analysed for all grass samples (50) and single plant species (109). The recommended formulas based on the nutrienet content and HFT values (GfE, 1998) and based on the enzymatically insoluble organic matter (WEISSBACH et al., 1996, 1999) were used for the comparison of the feed value calculation methods. Based on the results of this extensive analytical work the chosen cell wall parameters xylose, arabinose, xylose: arabinose, pCA and ferula acid were not better suitable for the estimation of energy content. The possible reason for this is that the big differences in xylose and pCA contents between the white clover and grasses on the grassland. The concentration of xylose and pCA in clover is only 22% and 10% of the grasses, respectively. The ratio ADL: whole lignin gave a close correlation to the in vivo digestibility and seems to be the best suitable for estimating the energy content. The management intensity affected the nutrient contents more than the single grass species. The HFT and EuLOS96 - methods provided the lowest deviation to the in vivo values and are best suitable also for the extensively produced samples. The measured insoluble residues of the HFT and cellulase-methods gave closer correlation coefficients than the ml Gb and the cellulase soluble matter.

’African Bamboo PLC’ has the vision to become the first and the leading bamboo-based floorboard producer in Africa with export markets in Europe and America. African alpine bamboo (Yushania alpina), common in the highlands of Ethiopia, was used to develop woven strand board (WSB) products. Research on thermal modification was part of the product development. Samples were mainly collected in Tetechia (6°33‘ 34‘‘ N 38°32‘25‘‘ W, 2,650-2,700 m a.s.l.), located in the Sidama region. Three culms each of two, three, four and five years of age were harvested. Samples were taken from the middle of each internode to determine the moisture content and density. Samples used to assess the effects of thermal modification were cut next to them. Further test specimens from different areas and other species such as the lowland bamboo (Oxytenanthera abyssinica) were also investigated. The thermal treatment was applied in a kiln with steam as an inert blanket to reduce oxidative processes. Eight modifications were performed at temperatures of 160 °C, 180 °C, 200 °C and 220 °C, at durations of three or five hours each. Mass loss, sorption behaviour, impact resistance, resistance to indentation and contents of chemical components were analysed for the modified and unmodified samples. Yushania alpina is a thin-walled bamboo with a maximum diameter of 6 cm, moisture content of up to 150 % and densities of between 0.5 g/cm² and 0.8 g/cm². Moisture content, diameter and wall thickness decreased from the bottom to the top of the culms, whereas density increased. Two year old bamboo had the lowest and three year the highest density. The mass loss followed an exponential trend, with about 2 % loss at 160 °C and 16 % at 220 °C. This mainly reflected the degradation of hemicellulose, which was fully removed at 220 °C. Extractive contents, at less than 5 %, fluctuated. Lignin amounted to 30 % and increased appreciably. Cellulose reached contents of about 45 % and decreased slightly at high temperatures. The chemical change, which was based more on the temperature than on the duration of treatment, influenced the sorption behaviour and mechanical properties most of all. The equilibrium moisture content was reduced by between 10 % to 40 %, depending on the climate and modification temperature chosen. This reduction stabilised between temperatures of 200 °C and 220 °C. The impact resistance of untreated bamboo was 3.8 J/cm², compared to only 1.4 J/cm² for modified samples. Resistance also differed between samples from the outer and inner part of the culm in the transverse section. The resistance to indentation declined also. Unmodified samples had 47 N/mm², compared to only 20 N/mm² for strongly modified samples. The results of the analysis and the experience gained indicate that temperatures between 180 °C and 200 °C, held for three hours, lead to the best results for woven strand board production using Ethiopian highland bamboo. / ’African Bamboo PLC’ setzt sich zum Ziel, als erstes Unternehmen Holzwerkstoffe aus Bambus nach Europa und Amerika zu exportieren. Afrikanischer Hochgebirgsbambus (Yushania alpina), welcher vor allem im Hochland von Äthiopien vorkommt, wurde dazu verwendet ”woven strand boards” (WSB) zu entwickeln. Untersuchungen zur thermischen Modifizierung waren dabei Bestandteil der Produktentwicklung. Die dafür notwendigen Bambusproben wurden hauptsächlich in Tetechia (6°33‘34‘‘ N 38°32‘25‘‘ W, 2650-2700 m ü. NN), einem Dorf in Sidama, entnommen. Es wurden dazu je drei Bambushalme der Altersklassen zwei, drei, vier und fünf Jahre geerntet. Proben für die Bestimmung von Holzfeuchte und Dichte wurden in der Mitte jedes Internodiums entnommen. Diese spielten als Referenzprobe eine große Rolle. Neben den Referenzprobekörpern wurden die jeweiligen Stücke für die thermische Behandlung heraus gesägt, wobei dies nach einer bestimmten Systematik erfolgte. Neben den Proben aus Tetechia wurden für die Untersuchungen zudem Proben aus anderen Gebieten und von einer anderen Art, dem Tieflandbambus (Oxytenanthera abyssinica), hinzugefügt. Die thermische Modifizierung erfolgte unter Wasserdampf, welcher oxidative Prozesse verhinderte. Insgesamt erfolgten acht Modifizierungen bei Temperaturen von 160 °C, 180 °C, 200 °C und 220 °C und einer jeweiligen Haltezeit von drei oder fünf Stunden. In Anbetracht der unbehandelten und behandelten Proben wurden der Masseverlust, die Bruchschlagarbeit, der Eindruckswiderstand und die chemische Zusammensetzung analysiert. Yushania alpina ist ein dünnwandiger Bambus mit Durchmessern bis zu 6 cm, Holzfeuchten bis 150 % und Dichten zwischen 0,5 g/cm² und 0,8 g/cm². Holzfeuchte, Durchmesser und Wandstärke verringerten sich mit der Halmhöhe, wobei die Dichte hingegen anstieg. Zweijähriger Bambus hatte die geringsten und dreijähriger Bambus die höchsten Dichten. Der Masseverlust folgte einem expontiellem Verlauf mit Werten von 2 % bei 160 °C und 16 % bei 220 °C. Er widerspiegelte den Abbau der Hemicellulose, welche bei 220 °C schon nicht mehr vorhanden war. Exktraktgehalte fluktuierten mit Werten unter 5 %. Der Ligningehalt lag bei ungefähr 30 % und stieg merklich an. Der Cellulosegehalt erreichte Werte von etwa 45 %, wobei die Cellulose bei höheren Temperaturen leicht abgebaut wurde. Die chemischen Veränderungen, welche maßgeblich von der angewandten Temperatur statt der Behandlungsdauer beeinflusst wurden, wirkten sich auf das Sorptionsverhalten und mechanische Eigenschaften aus. Je nach ausgesetztem Klima und erfolgter Modifikation wurde die Ausgleichsfeuchte der Proben um 10 % bis 40 % reduziert. Die Abnahme der Ausgleichsfeuchte stabilisierte sich im Temperaturbereich von 200 °C bis 220 °C. Die Bruchschlagarbeit des unbehandelten Bambus betrug 3,8 J/cm², die des behandelten nur 1,4 J/cm². Die Bruchschlagarbeit variierte unabhängig von der Modifikation zwischen dem inneren und äußeren Abschnittes innerhalb des Halmquerschnitts. Der Eindruckswiderstand nahm mit der thermischen Behandlung ebenfalls ab. Unbehandelte Proben hatten 47 N/mm², während die modifizierten Proben nur noch 20 N/mm² aufwiesen. Anhand der Ergebnisse und erworbenen Erfahrungen lies sich schlussfolgern, dass Temperaturen zwischen 180 °C und 200 °C bei einer Haltezeit von drei Stunden für die thermische Modifizierung von Äthiopischem Hochlandbambus in Bezug auf die Entwicklung von ”woven strand boards” empfehlenswert waren.

Le son et la paille de blé, riches en hémicelluloses, sont deux co-produits de la récolte de blé, abondants et renouvelables, mais qui restent à mieux valoriser. Dans le but d'extraire ces hémicelluloses, possédant plusieurs propriétés intéressantes (filmogènes, épaississantes, émulsifiantes, stabilisantes…), un procédé de fractionnement a été élaboré. Ce procédé consiste, après extraction alcaline, en la purification des extraits hémicellulosiques obtenus. Deux techniques ont été appliquées : l'ultrafiltration et la chromatographie sur résine échangeuse d'anions. L'ultrafiltration a permis de concentrer les extraits d'hémicelluloses et de les purifier en éliminant dans le perméat la plupart des molécules contaminantes, essentiellement les sucres libres et les sels minéraux. Les principales limitations de cette étape étaient la viscosité des extraits et les phénomènes de polarisation de concentration et de colmatage des membranes. La percolation sur résine, quant à elle, a permis de décolorer les extraits et de produire des poudres d'hémicelluloses plus claires en fixant certaines molécules colorées telles que les molécules possédant des groupements phénoliques. La combinaison des deux techniques a permis de produire des hémicelluloses pures à 60%. L'extrapolation du procédé à l'échelle pilote par l'utilisation d'un extrudeur bi-vis a permis d'obtenir des poudres d'hémicelluloses pures à 40%. / Wheat bran and wheat straw are two by-products abundant and renewable, rich in hemicelluloses, but still not well valued. In order to extract these hemicelluloses characterized by their several interesting properties (film-forming, thickening, emulsifying, stabilizing…), a fractionation process was developed. This process consisted, after alkaline extraction, to purify the hemicellulosic extracts obtained. Two techniques were used: ultrafiltration and chromatography on anion exchange resin. The ultrafiltration allowed to concentrate the extracts and to purify them by removing in the permeate, the contaminating molecules, mostly free sugars and minerals. The main limiting factors of this stage were the extracts viscosity and the fouling of the membranes. The percolation on the resin discoloured the extracts and allowed to produce hemicellulosic powders with lighter colours and that by capturing the coloured compounds such as molecules with phenolic groups. The combination of the two techniques allowed the production of purified hemicelluloses; the purity was about 60%. The extrapolation of the process at a pilot scale using a twin-screw extruder allowed to obtain hemicelluloses with a purity of 40%.

’African Bamboo PLC’ has the vision to become the first and the leading bamboo-based floorboard producer in Africa with export markets in Europe and America. African alpine bamboo (Yushania alpina), common in the highlands of Ethiopia, was used to develop woven strand board (WSB) products. Research on thermal modification was part of the product development. Samples were mainly collected in Tetechia (6°33‘ 34‘‘ N 38°32‘25‘‘ W, 2,650-2,700 m a.s.l.), located in the Sidama region. Three culms each of two, three, four and five years of age were harvested. Samples were taken from the middle of each internode to determine the moisture content and density. Samples used to assess the effects of thermal modification were cut next to them. Further test specimens from different areas and other species such as the lowland bamboo (Oxytenanthera abyssinica) were also investigated. The thermal treatment was applied in a kiln with steam as an inert blanket to reduce oxidative processes. Eight modifications were performed at temperatures of 160 °C, 180 °C, 200 °C and 220 °C, at durations of three or five hours each. Mass loss, sorption behaviour, impact resistance, resistance to indentation and contents of chemical components were analysed for the modified and unmodified samples. Yushania alpina is a thin-walled bamboo with a maximum diameter of 6 cm, moisture content of up to 150 % and densities of between 0.5 g/cm² and 0.8 g/cm². Moisture content, diameter and wall thickness decreased from the bottom to the top of the culms, whereas density increased. Two year old bamboo had the lowest and three year the highest density. The mass loss followed an exponential trend, with about 2 % loss at 160 °C and 16 % at 220 °C. This mainly reflected the degradation of hemicellulose, which was fully removed at 220 °C. Extractive contents, at less than 5 %, fluctuated. Lignin amounted to 30 % and increased appreciably. Cellulose reached contents of about 45 % and decreased slightly at high temperatures. The chemical change, which was based more on the temperature than on the duration of treatment, influenced the sorption behaviour and mechanical properties most of all. The equilibrium moisture content was reduced by between 10 % to 40 %, depending on the climate and modification temperature chosen. This reduction stabilised between temperatures of 200 °C and 220 °C. The impact resistance of untreated bamboo was 3.8 J/cm², compared to only 1.4 J/cm² for modified samples. Resistance also differed between samples from the outer and inner part of the culm in the transverse section. The resistance to indentation declined also. Unmodified samples had 47 N/mm², compared to only 20 N/mm² for strongly modified samples. The results of the analysis and the experience gained indicate that temperatures between 180 °C and 200 °C, held for three hours, lead to the best results for woven strand board production using Ethiopian highland bamboo. / ’African Bamboo PLC’ setzt sich zum Ziel, als erstes Unternehmen Holzwerkstoffe aus Bambus nach Europa und Amerika zu exportieren. Afrikanischer Hochgebirgsbambus (Yushania alpina), welcher vor allem im Hochland von Äthiopien vorkommt, wurde dazu verwendet ”woven strand boards” (WSB) zu entwickeln. Untersuchungen zur thermischen Modifizierung waren dabei Bestandteil der Produktentwicklung. Die dafür notwendigen Bambusproben wurden hauptsächlich in Tetechia (6°33‘34‘‘ N 38°32‘25‘‘ W, 2650-2700 m ü. NN), einem Dorf in Sidama, entnommen. Es wurden dazu je drei Bambushalme der Altersklassen zwei, drei, vier und fünf Jahre geerntet. Proben für die Bestimmung von Holzfeuchte und Dichte wurden in der Mitte jedes Internodiums entnommen. Diese spielten als Referenzprobe eine große Rolle. Neben den Referenzprobekörpern wurden die jeweiligen Stücke für die thermische Behandlung heraus gesägt, wobei dies nach einer bestimmten Systematik erfolgte. Neben den Proben aus Tetechia wurden für die Untersuchungen zudem Proben aus anderen Gebieten und von einer anderen Art, dem Tieflandbambus (Oxytenanthera abyssinica), hinzugefügt. Die thermische Modifizierung erfolgte unter Wasserdampf, welcher oxidative Prozesse verhinderte. Insgesamt erfolgten acht Modifizierungen bei Temperaturen von 160 °C, 180 °C, 200 °C und 220 °C und einer jeweiligen Haltezeit von drei oder fünf Stunden. In Anbetracht der unbehandelten und behandelten Proben wurden der Masseverlust, die Bruchschlagarbeit, der Eindruckswiderstand und die chemische Zusammensetzung analysiert. Yushania alpina ist ein dünnwandiger Bambus mit Durchmessern bis zu 6 cm, Holzfeuchten bis 150 % und Dichten zwischen 0,5 g/cm² und 0,8 g/cm². Holzfeuchte, Durchmesser und Wandstärke verringerten sich mit der Halmhöhe, wobei die Dichte hingegen anstieg. Zweijähriger Bambus hatte die geringsten und dreijähriger Bambus die höchsten Dichten. Der Masseverlust folgte einem expontiellem Verlauf mit Werten von 2 % bei 160 °C und 16 % bei 220 °C. Er widerspiegelte den Abbau der Hemicellulose, welche bei 220 °C schon nicht mehr vorhanden war. Exktraktgehalte fluktuierten mit Werten unter 5 %. Der Ligningehalt lag bei ungefähr 30 % und stieg merklich an. Der Cellulosegehalt erreichte Werte von etwa 45 %, wobei die Cellulose bei höheren Temperaturen leicht abgebaut wurde. Die chemischen Veränderungen, welche maßgeblich von der angewandten Temperatur statt der Behandlungsdauer beeinflusst wurden, wirkten sich auf das Sorptionsverhalten und mechanische Eigenschaften aus. Je nach ausgesetztem Klima und erfolgter Modifikation wurde die Ausgleichsfeuchte der Proben um 10 % bis 40 % reduziert. Die Abnahme der Ausgleichsfeuchte stabilisierte sich im Temperaturbereich von 200 °C bis 220 °C. Die Bruchschlagarbeit des unbehandelten Bambus betrug 3,8 J/cm², die des behandelten nur 1,4 J/cm². Die Bruchschlagarbeit variierte unabhängig von der Modifikation zwischen dem inneren und äußeren Abschnittes innerhalb des Halmquerschnitts. Der Eindruckswiderstand nahm mit der thermischen Behandlung ebenfalls ab. Unbehandelte Proben hatten 47 N/mm², während die modifizierten Proben nur noch 20 N/mm² aufwiesen. Anhand der Ergebnisse und erworbenen Erfahrungen lies sich schlussfolgern, dass Temperaturen zwischen 180 °C und 200 °C bei einer Haltezeit von drei Stunden für die thermische Modifizierung von Äthiopischem Hochlandbambus in Bezug auf die Entwicklung von ”woven strand boards” empfehlenswert waren.