Η εκμετάλλευση της ενέργειας των φυτών αποτελεί σημαντικό ελπιδοφόρο τομέα εναλλακτικών μορφών ενέργειας. Η αξία των ενεργειακών φυτών γίνεται ακόμα μεγαλύτερη όταν αυτά παράγονται με βιολογικό κι όχι με το συμβατικό τρόπο (χημικά πρόσθετα). Η παρούσα εργασία μελετά τον τρόπο ανάπτυξης/αύξησης της ποικιλίας Keller του γλυκού σόργου (Sorghum bicolor Moench) υπό τη συμβατική και βιολογική μέθοδο καλλιέργειας. Συγκεκριμένα, α) το βαθμό διαφοροποίησης των αγροβιολογικών και αυξητικών χαρακτηριστικών (ύψος φυτού, αριθμός φύλλων, αριθμός κόμβων,) υπό το συμβατικό και βιολογικό τρόπο καλλιέργειας, και β) την επίδραση της θερμοκρασίας και της φωτοπεριόδου στη γεωμετρία (μήκος, πλάτος, φυλλική επιφάνεια) των φύλλων του γλυκού σόργου. Για το σκοπό αυτό, εγκαταστάθηκε καλλιέργεια γλυκού σόργου σε αγρόκτημα του Πανεπιστημίου Πατρών κατά τις καλλιεργητικές περιόδους 2003, 2004 και 2005. Βρέθηκε ότι ο ρυθμός μεταβολής στο χρόνο και οι μέγιστες τιμές των παραμέτρων του ύψους, του αριθμού φύλλων, του αριθμού κόμβων, του μήκους φύλλου, του πλάτους φύλλου και της φυλλικής επιφάνειας του γλυκού σόργου που καλλιεργείται με βιολογικό τρόπο δεν διαφέρει σημαντικά έναντι του συμβατικού. Επίσης, ο συνδυασμός φωτοπεριόδου και θερμοκρασίας (εκφραζόμενος υπό του φωτοθερμοχρόνου) φαίνεται να είναι καθοριστικός στο δυνητικό αριθμό φύλλων, ενώ η θερμοκρασία (θερμοχρόνος) φαίνεται να είναι καθοριστική στις γεωμετρικές παραμέτρους του φύλλου και εντέλει στη φωτοσυνθετική επιφάνεια και φωτοσυνθετική δυνατότητα των φυτών. Γενικότερα, η βιολογική καλλιέργεια του γλυκού σόργου μπορεί να προταθεί ανεπιφύλακτα έναντι της συμβατικής με σημαντικά περιβαλλοντικά οφέλη από τη μη χρήση χημικών λιπασμάτων και άλλων χημικών επιπρόσθετων. / The exploitation of the energy potential of the plants is a dynamic aspect of the alternative agriculture. The value of energy plants is highly increased when they are the crop product of biological and not of conventional (chemical inputs) mode of cultivation. The present research investigates the developmental/growth pattern of sweet sorghum [Sorghum bicolor (L) Moench cv. Keller] under biological and conventional mode of cultivation; specifically the a) differentiation of agrobiological and growth characteristics (plant height, number of leaves, number of nodes), and b) the impact of temperature and photoperiod in geometry (length, width, leaf area) of the leaves of sweet sorghum. For these purposes, a cultivation of sweet sorghum was established in the farm of Patra’s University in 2003, 2004, 2005. It was found that the seasonal changes and the peak values of plant’s height, number of leaves, number of nodes, leaf length, leaf width, leaf area of sorghum plants biologically cultivated did not significantly differ from the plants conventionally cultivated. Also, the combined effect of photoperiod and temperature (in terms of photothermal time) determines the potential number of leaves, while the effect of temperature per se (in terms of thermal time) determines the leaf shape parameters, and in a final stage, the photosynthetic area and effectiveness of the plants. Generally, the biological cultivation of sweet sorghum is un-doubtfully suggested, in contrast to the conventional, with the additional environmental benefits of not using chemical fertilization and chemical inputs.

Η αναερόβια χώνευση αποτελεί στις μέρες μας μια σημαντική βιολογική διεργασία απομάκρυνσης του οργανικού φορτίου των αποβλήτων με ταυτόχρονη παραγωγή ενέργειας υπό μορφή βιοαερίου (μίγμα μεθανίου και διοξειδίου του άνθρακα). Η χρήση υποστρωμάτων φυτικής προέλευσης (βιομάζα) και κυρίως ενεργειακών φυτών έχει αποδειχθεί ότι μπορεί να δώσει υψηλές αποδόσεις σε βιοαέριο. Στη διδακτορική αυτή διατριβή μελετήθηκε η αναερόβια επεξεργασία του στερεού/υγρού αποβλήτου που προέρχεται από την αλκοολική ζύμωση του γλυκού σόργου, αλλά και η χρήση του αυτού καθ’ αυτού γλυκού σόργου, προκειμένου να εξεταστούν ο ρυθμός υδρόλυσης και αποδόμησης της οργανικής ύλης και η ικανότητα των αναερόβιων συστημάτων να επεξεργάζονται τέτοιου είδους υποστρώματα και να παράγουν ενέργεια υπό μορφή βιοαερίου. Στόχος της παρούσης εργασίας ήταν η ανάπτυξη ενός καινοτόμου διβάθμιου συστήματος αναερόβιας χώνευσης στερεών αποβλήτων και βιομάζας, όπου τα στάδια της υδρόλυσης και της μεθανογένεσης διαχωρίζονται, προκειμένου να μελετηθεί χωριστά για κάθε στάδιο η βελτιστοποίηση των συνθηκών λειτουργίας του και οι επιμέρους παράμετροι που επηρέαζαν τη διεργασία της αναερόβιας χώνευσης, με απώτερο σκοπό τη μεγιστοποίηση της παραγωγή του βιοαερίου. Τα υπολείμματα του αποβλήτου της αλκοολικής ζύμωσης του γλυκού σόργου μετά και από την απομάκρυνση της αιθανόλης με απόσταξη, αποτελούνταν από ένα δύσκολα βιοαποδομήσιμο στερεό/υγρό μίγμα υψηλής συγκέντρωσης στερεών (9% TS) και υψηλής συγκέντρωσης χημικά απαιτούμενου οξυγόνου ΧΑΟ (~115 g/l). Αρχικά, εξετάσθηκε η πιθανότητα η υδρόλυση και η χώνευση του αποβλήτου της αλκοολικής ζύμωσης του γλυκού σόργου να γίνει σε σύστημα ενός σταδίου. Οι βέλτιστες συνθήκες της αναερόβιας χώνευσης του αποβλήτου αυτού προσδιορίστηκαν χρησιμοποιώντας διαφορετικές οργανικές φορτίσεις, καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι η υδρόλυση των στερεών ήταν το περιοριστικό βήμα της διεργασίας. Έτσι, το απόβλητο διαχωρίστηκε σε δύο φάσεις, στερεή και υγρή, όπου μελετήθηκε χωριστά το στάδιο της υδρόλυσης και της χώνευσης, αντίστοιχα. Τα αποτελέσματα των πειραμάτων αυτών οδήγησαν στο συμπέρασμα ότι μια αποδοτική επεξεργασία του αποβλήτου απαιτεί το διαχωρισμό της στερεής από την υγρή φάση, ώστε να βελτιστοποιηθούν οι συνθήκες της αναερόβιας χώνευσης για κάθε φάση χωριστά, μεγιστοποιώντας τους διαφορετικούς ρυθμούς υδρόλυσης και αποδόμησης της στερεής και της υγρής φάσης, καταλήγοντας σε μια περισσότερο αποδοτική διάταξη αναερόβιας χώνευσης. Έτσι δημιουργήθηκε ένα σύστημα αναερόβιας χώνευσης δύο σταδίων αποτελούμενο από έναν θερμόφιλο υδρολυτικό και έναν μεσόφιλο ταχύρυθμο μεθανογόνο χωνευτήρα, όπου εξετάστηκε η απόδοση του συστήματος σε μεθάνιο. Ο ρυθμός παραγωγής μεθανίου του συστήματος έφτασε τα 16 l CH4/l αποβλήτου με συνολικό υδραυλικό χρόνο παραμονής 19d. Στη συνέχεια, το διβάθμιο αναερόβιο σύστημα που αναπτύχθηκε, χρησιμοποιήθηκε και σε πειράματα αναερόβιας χώνευσης με υπόστρωμα το γλυκό σόργο. Το ενεργειακό αυτό φυτό βιβλιογραφικά θεωρείται ως μια πολλά υποσχόμενη ανανεώσιμη πηγή ενέργειας, το οποίο κάτω από συγκεκριμένες βιολογικές διεργασίες μπορεί να δώσει υψηλές αποδόσεις ενέργειας, υπό μορφή βιοαερίου. Ένα μεγάλο μέρος του γλυκού σόργου αποτελείται από εύκολα διαλυτούς υδατάνθρακες. Έτσι πριν την αναερόβια επεξεργασία του, εφαρμόστηκε ένα στάδιο υδατικής εκχύλισης. Το εκχυλισμένο υγρό κλάσμα πλούσιο σε ΧΑΟ (14-34 g/l) και το στερεό υπόλειμμα της εκχύλισης με 20% ολικά στερεά και υψηλό ΧΑΟ (~1,2 g/g VS) τροφοδοτήθηκαν στο καινοτόμο διβάθμιο αναερόβιο σύστημα, επιτυγχάνοντας 70-80% υδρόλυση των στερεών, με ταυτόχρονα υψηλή παραγωγή μεθανίου της τάξεως του 0,63 l/l αντιδραστήρα/d και υδραυλικό χρόνο παραμονής του συστήματος 22d. Συμπερασματικά, το διβάθμιο σύστημα αναερόβιας χώνευσης λειτούργησε το ίδιο αποτελεσματικά και με τα δύο υποστρώματα, με ικανοποιητικές αποδόσεις όσον αφορά την υδρόλυση των στερεών και την παραγωγή βιοαερίου, αποδεικνύοντας έτσι και την ευρύτερη εφαρμογή του στο τομέα της παραγωγής ενέργειας από βιομάζα (ενεργειακά φυτά). Προτείνεται η μελέτη διαφόρων μαγιών, όπως είναι η αγελαδοκοπριά, η χρήση της οποίας φέρει ιδιαίτερα χαρακτηριστικά και ιδιότητες τα οποία βελτιώνουν τις αποδόσεις ως προς τη διεργασία της αναερόβιας χώνευσης του στερεού γλυκού σόργου. / In our days anaerobic digestion has received an increasing interest, as it is an effective method for the biological treatment of a variety of organic wastes, by degrading the organic matter and converting it into energy in the form of biogas (a mixture of methane and carbon dioxide). The use of biomass, especially energetic plants, as substrate has been proved that could yield a high biogas production. In this research work, the anaerobic treatment of the solid/liquid wastes from alcohol fermentation of sweet sorghum, but also the use of the cultivated sweet sorghum as substrate was investigated, in order to study the hydrolysis and degradation rates of organic matter and the ability of anaerobic systems to produce energy in the form of biogas using such solids substrates. The main aim of this work was the development of an innovative two-stage anaerobic digestion system for solid wastes and biomass, in which hydrolysis and methanogenesis was taking place in two different bioreactors (a hydrolyser and a methanizer) respectively. Hence, it was possible to investigate for each separate stage the optimal operating conditions and parameters that affect the anaerobic digestion process with the intention to maximize the biogas production. The sweet sorghum residues stream, originating from the alcoholic fermentation of sweet sorghum and the subsequent distillation step, contained high concentration of solid matter (9% TS) and thus could be characterized as a semi-solid, not easily biodegradable wastewater with high COD (115 g/l). At first, the possibility of direct hydrolysis and digestion of bioethanol process sludge (sweet sorghum residues) in a single-stage system was examined. Optimal conditions for the anaerobic digestion of this particular waste were determined using different organic loadings, concluding that solids hydrolysis was the process limiting step. Thus, in order to optimize the process performance, it was suggested to separate the solid and liquid phases of the wastewater and to treat the two streams under different operating conditions. Hence, a novel two-stage anaerobic bioreactor system consisted of a thermophilic hydrolyser and a mesophilic high-rate methaniser was made. The application of the proposed two-stage configuration achieved a methane production of 16 l/l wastewater under a hydraulic retention time of 19 days. Energetic plants such as sweet sorghum are a promising renewable energy resource. The energy contained in the chemical bonds of carbohydrates could be converted to fuels such as methane through anaerobic digestion. The anaerobic conversion of sweet sorghum to biogas was studied using the novel two-stage bioreactor system. Since a large portion of carbohydrates in sorghum were easily extractable, a water extraction step was preceded. The extracted liquid portion of sweet sorghum, rich in COD (14-34 g/l) and the remaining solid portion with 20% total solids and high COD (~1,20 g/g VS), were treated successfully in a two-stage anaerobic digestion system achieving a solids hydrolysis of 70-80% with a high simultaneous methane production on the order of 0,63 l/l reactor/d under a hydraulic retention time of 22 days. It could be concluded that using a two-stage anaerobic digestion system in treatment of organic materials with high solids concentration, performs efficiently in hydrolysis of solids and production of biogas and could be employed for energy production from biomass (such as energetic plants). Finally, a study over the use of other microbial biomasses, such as cow manure, which seems that has particular properties that improve the anaerobic digestion yields during processing of lingocellulosic materials, is proposed.

Στην παρούσα διδακτορική διατριβή μελετήθηκε η συνδυασμένη παραγωγή υδρογόνου και μεθανίου από την ενεργειακή καλλιέργεια του γλυκού σόργου. Το γλυκό σόργο είναι ένα μονοετές ενεργειακό φυτό, μεγάλης φωτοσυνθετικής ικανότητας, πλούσιο σε υδατάνθρακες, το οποίο θεωρείται ιδανικό για την παραγωγή βιοκαυσίμων. Η παραγωγή του υδρογόνου από τα σάκχαρα του σόργου, πραγματοποιήθηκε μέσω της ενδογενούς βακτηριακής καλλιέργειας του φυτού, γεγονός που καθιστά τη διεργασία όχι μόνο τεχνικά αλλά και οικονομικά ελκυστική. Σε πρώτο στάδιο, μελετήθηκε η επίδραση των λειτουργικών συνθηκών στη ζυμωτική παραγωγή του υδρογόνου από τα διαλυτά σάκχαρα του γλυκού σόργου, μέσω μικτής μικροβιακής καλλιέργειας, σε συνεχή μεσόφιλο, βιοαντιδραστήρα. Στη συνέχεια, η πλούσια σε οργανικό φορτίο απορροή του ζυμωτικού υδρογονοπαραγωγού βιοαντιδραστήρα, υπέστη περαιτέρω επεξεργασία σε συνεχή μεσόφιλο αναερόβιο χωνευτήρα, με ταυτόχρονη παραγωγή μεθανίου. Το μοντέλο ADM1 (Anaerobic Digestion Model No 1), χρησιμοποιήθηκε για τη μαθηματική προσομοίωση και των δύο βιοδιεργασιών. Η δομή του μοντέλου τροποποιήθηκε προκειμένου να βελτιωθούν οι προβλέψεις για τη διεργασία παραγωγής υδρογόνου. Τέλος, πραγματοποιήθηκε οικονομική αποτίμηση της βιωσιμότητας της συνολικής διεργασίας παραγωγής υδρογόνου και μεθανίου, από το γλυκό σόργο. Η παραγωγή βιοκαυσίμων, με τον τρόπο που έχει σχεδιαστεί, αποδείχτηκε οικονομικά μη συμφέρουσα, αλλά με κάποιες βελτιώσεις πιθανό να αποτελέσει ανταγωνιστική τεχνολογία, στο κοντινό μέλλον. / In the present study we investigated the hydrogen and methane production from sweet sorghum biomass. Sweet sorghum is an annual plant, characterized by high photosynthetic efficiency. Sweet sorghum biomass is rich in readily fermentable sugars and thus it can be considered as an excellent raw material for biofuels generation. It is the first time that this plant is used for the production of hydrogen, although ethanol and methane are among the best-known microbial products produced from sweet sorghum. Τhe fermentative production of hydrogen was achieved using an indigenous mixed microbial culture. The present study concerns the fermentative production of hydrogen from the sugars contained in sorghum extract. The process took place in a mesophilic continuous stirred tank type bioreactor, by an indigenous mixed microbial culture and it was studied at various conditions. Τhe subsequent anaerobic treatment of the effluent of the fermentative hydrogenogenic reactor with the simultaneous production of methane was investigated in a continuous stirred tank type reactor operated at three hydraulic retention times. The recently developed anaerobic model ADM1 was used to simulate the anaerobic digestion process and the fermentative hydrogen production process. However the structure of the model was modified, in order to improve the predictions for biohydrogen production. Finally, technoeconomic analysis was performed to determine the potential economic viability of the process. Biohydrogen and methane production from sweet sorghum biomass was not economic feasible; therefore improvement of the process design is necessary.

Hyperglycemia in adult cardiac surgery may result in post-operative sternal wound infections, pneumonia, renal failure, increased length of stay, and cost. The Surgical Care Improvement Project (SCIP) (2006) requires blood glucose control in cardiac surgery at 6:00 am on post-operative day one (POD1) and post-operative day two (POD2) to be 200mg/dL or less. Enhanced Recovery After Surgery (ERAS) guidelines use a Maltodextrin 12.5% carbohydrate beverage six hours and two hours pre-operative of general surgery to improve post-operative outcomes, cost, and length of stay. One study replicated ERAS guidelines in adult coronary artery bypass grafting surgery patients finding patients had decreased length of stay and improved glycemic control six hours postoperatively. The purpose of this quality improvement project is to outline a proactive approach to the modifiable risk factor of pre-operative fasting. This quality improvement project describes a pre-operative fasting carbohydrate protocol for non-emergent, adults, scheduled for cardiac surgery at 10:00am or later, with a hemoglobin A1C of 8.4% or less, and a body mass index of 35 or less. The protocol is named the Hungry Sweet Heart Protocol and an implementation plan is described for a community hospital located in Tucson, AZ. Updating practices of strict NPO status prior to cardiac surgery is a proactive measure to improve glycemic control and adherence to SCIP guidelines post-operatively. Interdisciplinary teams, including DNPs, are perfectly suited to guide this implementation.

The utilization of lignocellulosic residues to produce renewable energy is an interesting alternative to meet the increasing demand of fuels while at the same time reducing greenhouse gas emissions and climate change. Sweet sorghum bagasse is a lignocellulosic residue composed mainly of cellulose, hemicellulose, and lignin; and it is a promising substrate for ethanol production because its complex carbohydrates may be hydrolyzed and converted into simple sugars, and then fermented into ethanol. However, the utilization of lignocellulosic residues is difficult and inefficient. Lignocellulose is a very stable and compact complex structure, which is linked by β-1,4 and β-1,3 glycosidic bonds. Furthermore, the crystalline and amorphous features of cellulose fibers and the presence of hemicellulose and lignin make the conversion of lignocellulose into fermentable sugars currently impractical at commercial scale. The bioconversion of lignocellulose in nature is performed by microorganisms such as fungi and bacteria, which produce enzymes that are able to degrade lignocellulose. The present study evaluated the bioconversion of lignocellulosic residues of sweet sorghum into simple sugars using filamentous fungi directly in the hydrolysis of the substrate, without prior isolation of the enzymes. The fungus Neurospora crassa and some wild fungi (that grew naturally on sweet sorghum bagasse) were used in this investigation. The effect of the fungi on substrate degradation and the sugars released after hydrolysis were evaluated, and then compared with standard hydrolysis performed by commercial enzymes (isolated cellulases). In addition, different combinations of fungi and enzymes were used to determine the best approach. The main goal was to verify if the fungi were able to attack and break down the lignocellulose structure directly and at a reasonable rate, rather than by the current method utilizing isolated enzymes. The main finding of this study was that the fungi (N. crassa and wild fungi) were able to degrade sweet sorghum bagasse directly; however, in all of the cases, the hydrolysis process was not efficient because the hydrolysis rate was much lower than the enzymatic hydrolysis rate. Hydrolysis using a combination of fungus and commercial enzymes was a good approach, but still not efficient enough for practical use. The best results of combined hydrolysis were obtained when the substrate was under the fungus attack for three days and then, commercial enzymes with low enzymatic activity (7 FPU/g and 25 CBU/g) were added to the solution. These enzymes represent 10% of the current enzymatic activity recommended per gram of substrate. This process reached reasonable levels of sugars (close to 85% of sugars yield obtained by enzymatic hydrolysis); however, the conversion rate was still slower, making the process impractical and more expensive since it took twice the amount of time as commercial enzymes. Furthermore, the wild fungi able to degrade cellulose were isolated, screened, and identified. Two of them belong to the genus Aspergillus, one to the genus Acremonium, and one to the genus Rhizopus. Small concentration of spores-0.5mL- (see Table 4, CHAPTER III- for specific number of spores per mL) did not show any sugar released during hydrolysis of sweet sorghum bagasse. However, when the concentration of spores was increased (to 5mL and 10mL of solution), citric acid production was detected. This finding indicates that those wild fungi were able to degrade lignocellulose, even though no simple sugars were measured, citric acid production is an indicator of fungi growing and utilization of lignocellulose as nutrient. It is assumed that the fungi consume the sugars at the same time they are released, thus they are not detected. The maximum concentration of citric acid (~14.50 mg/mL) was achieved between days 8-11 of hydrolysis. On the other hand, before using lignocellulose, the substrate needed to be pretreated in order to facilitate its decomposition and subsequent hydrolysis. Sweet sorghum bagasse was washed three times to remove any soluble sugars remaining after the juice was extracted from the stalks. Then, another finding of this study was that the first wash solution could be used for ethanol production since the amount of sugars present in it was close to 13°Brix. The ethanol yield after 48 hours of fermentation was in average 6.82mg/mL, which is close to the theoretical ethanol yield. The other two washes were too dilute for commercial ethanol production. In terms of pretreatments, the best one to break down sweet sorghum bagasse was 2% (w/v) NaOH. This pretreatment shows the highest amounts of glucose and xylose released after hydrolysis. Unwashed and untreated bagasse (raw bagasse) did not show any sugar released. In terms of ethanol, 74.50% of the theoretical yield was reached by enzymatic hydrolysis, while 1.10% was reached by hydrolysis using the fungus N. crassa. Finally, it is important to remark that further investigation is needed to improve the direct conversion of lignocellulose into fermentable sugars by fungal enzymes. This approach is a promising technology that needs to be developed and improved to make it efficient and feasible at commercial scale.

Application of ontologies in the environmental science will allow experts in this field to model their domain knowledge for more efficient exchange and reuse. This thesis presents a modular approach in reengineering existing upper-level ontologies to conceptualize specific domain knowledge. The aim of extending these upper-level ontologies is to tailor and transform the existing conceptual models into new ones designed for the use in a specific domain in the earth sciences. This thesis extends the upper-level Semantic Web for Earth and Environmental Terminology (SWEET)ontologies to develop ontologies for part of the hydrogeology domain. The existing SWEET ontologies are developed by NASA’s Jet Propulsion lab for Earth system science (http://sweet.jpl.nasa.gov/ontology/). In the new model, presented in this thesis, the architecture and orthogonal design of the SWEET ontologies is not disturbed but restructured at certain levels. New concepts are added to the old structure and the consistency is maintained for use by other domains. This thesis discusses the useful steps,necessary tools and other procedures involved in ontological reengineering of existing upper-level ontologies. The hydrogeology domain modeled in this thesis by means of reengineering, exemplifies the reusability methodology for the Earth system science knowledge base.

Darbe apžvelgiama koncepto vartosenos problematika, jo požymiai, klasifikacija. Aptariamas terminas analizuojamas kognityvinės lingvistikos ir lingvokultūrologijos mokslų rėmuose. Praktinėje darbo dalyje analizuojamas konceptas saldus, t.y., remiantis surinktais pavyzdžiais iš lietuvių ir rusų kalbų elektroninės bibliotekos ir juos gretinant, nagrinėjama, kaip minėtasis konceptas atsispindi vienos ir kitos tautos kalboje. / The work surveys concept usage problematics, its features, classification. The discussed term is analysed in the frames of sciences cognitive lingvistics and linguaculturology. In the practical part the concept ,,saldus" (sweet) is analysed, i.e. refering to examples collected from Lithuanian and Russian electronic library, comparing them. It is analysed how this mentioned concept reflects in the language of both nations.

The aim of the research. To evaluate the genetic diversity in sweet and sour cher-ry populations, to characterize the injuries to blossoms and fruits caused by blossom blight brown rot, to identify the species composition of Monilinia patho-gens and to analyse the DNA polymorphism within and among pathogens popula-tions. Main tasks: 1. To analyse the genetic diversity of sweet and sour cherry cultivars and wild cherry population, growing in west Lithuania, using molecular marker methods (AFLP and SSR). 2. To determine factors affecting injuries caused by blossom blight. 3. To investigate characteristics of brown rot agent M. fructigena development in sweet and sour cherry cultivars differing in resistance to brown rot. 4. To identify species composition of Monilinia spp. in IH LRCAF stone fruit collection based on PCR methood and to evaluate inter- and intraspecific DNA polymorphism of Monilinia spp. based on AFLP method. / Tyrimų tikslas. Įvertinti trešnės ir paprastosios vyšnios populiacijų ge-netinę įvairovę, ištirti trešnės ir paprastosios vyšnios žiedų bei vaisių užsikrėtimo kaulavaisinių monilioze mechanizmus, nustatyti šios ligos sukėlėjų Monilinia rūšinę sudėtį bei išanalizuoti jų tarprūšinį ir vidurūšinį DNR polimorfizmą. Tyrimų uždaviniai: 1. Išanalizuoti skirtingų pagal atsparumą moniliozinei degligei LAMMC SDI kaulavaisinių kolekcijoje augančių trešnės ir vyšnios veislių ir Vakarų Lietuvo-je augančios laukinės trešnės populiacijos genetinę įvairovę, naudojant molekuli-nius metodus (SSR ir PFIP) bei palyginti PFIP pradmenų kombinacijų informaty-vumo rodiklius. 2. Nustatyti žiedų pažeidimo moniliozine deglige (M. laxa) veiksnius: ištirti žiedo da¬lių atsparumą moniliozinei degligei, nustatyti kuriame žiedo raidos tarpsnyje jie yra jautriausi, įvertinti, ar kuokelių mechaninis pašalinimas (kastravimas) turi įtakos užsikrėtimui moniliozine deglige ir nustatyti ar žiedų ap-dulkinimas gali aktyvuoti augalo imunines reakci¬jas ir užkirsti kelią patogenui patekti į žiedo vidų. 3. Ištirti rudojo puvinio sukėlėjo M. fructigena vystymosi ypatumus kontrastinėse pa¬gal atsparumą rudajam puviniui trešnės ir vyšnios veislėse. Nusta-tyti, ar vaisiai jautresni patogenui yra nokimo pradžioje ar techninės brandos (skynimo) metu, įvertinti vaisių mechani¬nio pažeidimo poveikį užsikrėtimui ruduo-ju puviniu. 4. Identifikuoti Monilinia spp. LAMMC SDI kaulavaisinių kolekcijos augyne rūšinę sudėtį PGR... [toliau žr. visą tekstą]

The growing demand for energy in the world, the implications of climate change, the increasing damages to our environment and the diminishing fossil fuel reserves have created the appropriate conditions for renewable energy development. Biofuels such as bioethanol can be produced by breaking down the lignocellulosic structure of plant materials to release fermentable sugars. Sweet sorghum bagasse has been shown to be an important lignocellulosic crop residue and is potentially a significant feedstock for bioethanol production. The aim of this study was to investigate suitable microwave assisted pretreatment conditions of sweet sorghum bagasse for bioethanol production. A chemical pretreatment process of sweet sorghum bagasse, using different concentrations (1 to 7 wt%) of sulphuric acid (H2SO4) and calcium hydroxide (Ca (OH)2) was applied to break up the lignocellulosic matrix of sweet sorghum bagasse. The pretreated broth, which contained pentose and hexose sugars, was fermented using a combination of Zymomonas mobilis ATCC31821 and Saccharomyces cerevisiae to produce bioethanol at pH 4.8 and 32oC for 24 hours. The highest reducing sugar yield of 0.82 g/g substrate was obtained with microwave irradiation at 180 W for 20 minutes in a 5 wt% sulphuric acid solution. The highest ethanol yield obtained was 0.5 g/g from 5 wt% H2SO4 pretreated bagasse at 180 W using a 10:5% v/v of Saccharomyces cerevisiae to Zymomonas mobilis ratio, whereas for 3 wt% Ca (OH)2 microwave pretreatment, a sugar yield of 0.27 g/g substrate was obtained at 300 W for 10 minutes. Thereafter, an ethanol yield of 0.13 g/g substrate was obtained after 24 hours of fermentation when using a 10:5% v/v of Saccharomyces cerevisiae to Zymomonas mobilis ratio. The effect of microwave pretreatment on the bagasse was evaluated using Scanning Electron Microscopy (SEM) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) analysis. The reducing sugars formed were quantified using High Performance Liquid Chromatography (HPLC). The results showed that microwave pretreatment using 5 wt% H2SO4 is a very effective pretreatment that can be used to obtain sugars from sweet sorghum bagasse. The analytic results also showed physical and functional group changes after microwave pretreatment. This confirms that microwave irradiation is very effective in terms of breaking up the lignocellulose structure and improving fermentable sugar yield for fermentation. Bioethanol yields obtained from microwave pretreatment using different solvents also show that Saccharomyces cerevisiae and Zymomonas mobilis ATCC31821 is a good combination for producing ethanol from sweet sorghum bagasse. Sweet sorghum bagasse is clearly a very effective and cheap biomass that can be used to produce bioethanol, since very high yields of fermentable sugars were obtained from the feedstock. / Thesis (MSc (Engineering Sciences in Chemical Engineering))--North-West University, Potchefstroom Campus, 2013.

The growing demand for energy in the world, the implications of climate change, the increasing damages to our environment and the diminishing fossil fuel reserves have created the appropriate conditions for renewable energy development. Biofuels such as bioethanol can be produced by breaking down the lignocellulosic structure of plant materials to release fermentable sugars. Sweet sorghum bagasse has been shown to be an important lignocellulosic crop residue and is potentially a significant feedstock for bioethanol production. The aim of this study was to investigate suitable microwave assisted pretreatment conditions of sweet sorghum bagasse for bioethanol production. A chemical pretreatment process of sweet sorghum bagasse, using different concentrations (1 to 7 wt%) of sulphuric acid (H2SO4) and calcium hydroxide (Ca (OH)2) was applied to break up the lignocellulosic matrix of sweet sorghum bagasse. The pretreated broth, which contained pentose and hexose sugars, was fermented using a combination of Zymomonas mobilis ATCC31821 and Saccharomyces cerevisiae to produce bioethanol at pH 4.8 and 32oC for 24 hours. The highest reducing sugar yield of 0.82 g/g substrate was obtained with microwave irradiation at 180 W for 20 minutes in a 5 wt% sulphuric acid solution. The highest ethanol yield obtained was 0.5 g/g from 5 wt% H2SO4 pretreated bagasse at 180 W using a 10:5% v/v of Saccharomyces cerevisiae to Zymomonas mobilis ratio, whereas for 3 wt% Ca (OH)2 microwave pretreatment, a sugar yield of 0.27 g/g substrate was obtained at 300 W for 10 minutes. Thereafter, an ethanol yield of 0.13 g/g substrate was obtained after 24 hours of fermentation when using a 10:5% v/v of Saccharomyces cerevisiae to Zymomonas mobilis ratio. The effect of microwave pretreatment on the bagasse was evaluated using Scanning Electron Microscopy (SEM) and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) analysis. The reducing sugars formed were quantified using High Performance Liquid Chromatography (HPLC). The results showed that microwave pretreatment using 5 wt% H2SO4 is a very effective pretreatment that can be used to obtain sugars from sweet sorghum bagasse. The analytic results also showed physical and functional group changes after microwave pretreatment. This confirms that microwave irradiation is very effective in terms of breaking up the lignocellulose structure and improving fermentable sugar yield for fermentation. Bioethanol yields obtained from microwave pretreatment using different solvents also show that Saccharomyces cerevisiae and Zymomonas mobilis ATCC31821 is a good combination for producing ethanol from sweet sorghum bagasse. Sweet sorghum bagasse is clearly a very effective and cheap biomass that can be used to produce bioethanol, since very high yields of fermentable sugars were obtained from the feedstock. / Thesis (MSc (Engineering Sciences in Chemical Engineering))--North-West University, Potchefstroom Campus, 2013.