• Energy Research
• Closed Access close
• PT close
• Netherlands Research Portal close

Lignin is one of the most promising and versatile products obtained in biorefineries due to its diverse therapeutic properties such as antimicrobial, antioxidant and anti-inflammatory activity. However, these properties depend on the source of lignin and the way it was isolated from the biomass. In this study, four different lignins are compared (extracted with Aquasolv (ASL1, ASL2), Organosolv (OSL) and Alkali (ALK) processes) for their cellular antioxidant capacity, anti-diabetic activity, free radical scavenging and cytotoxicity. Alkali and Organosolv lignins showed the highest antioxidant capacity 1159.815 μmol TE g-1 and 1463.415 μmol TE g-1, respectively, in agreement with their highest amount of free -OH groups. Additionally, OSL showed the highest inhibition in the antidiabetic assay followed by ASL1 with values for α-amylase of 3.6 mg/ml and 4.3 mg/ml respectively, and α-glucosidase 1.6 mg/ml and 2.5 mg/ml correspondingly. Nevertheless, cell-based assays revealed that ASL has the lowest cytotoxic effect in Caco-2 cells and, thus, is 10 times less cytotoxic than Alkali and OSL. This work suggests the applicability of ASL for high value applications such as cosmetics or pharmaceuticals. INDUSTRIAL RELEVANCE: Industrially, Liquid Hot Water (LHW) and Organosolv processes may appear as promising biorefining technologies in the following years. Lignin produced is free of sulfur, can be labelled as clean and environmentally-friendly and in this study, was proven that LHW lignin is non cytotoxic. The findings in this paper showed that different sources of lignin can be used in product formulation for life science purposes, thus opening a broad spectrum of possibilities for lignin valorisation in biorefineries.

The adsorption and later bioavailability of 137Cs from the system humic acid (HA)/humic acid like compounds (HALC) and montmorillonite was investigated. The setup of the experiments should approach as much as possible natural conditions when 137Cs is introduced into soil with HALC from decomposed biomass. The significant differences were found in the trials containing various HA/HALC and also pure montmorillonite. The 137Cs was more available when it reached soil in association with HALC originated from compost than when it was adsorbed on stable humic acids. Moreover, the long term interaction of 137Cs with HALC led to decrease of 137Cs adsorbed on montmorillonite and increase of its bioavailable fraction. UV-Vis spectrometry and infrared spectroscopy showed the clear difference between HA, fresh HALC and old HALC which could partially explain the different results.

Abstract Characteristics of biomass used as fuel and distinct ash flows in a thermal power plant with BFBC (bubbling fluidised bed combustion) technology were studied. An integrated approach involving chemical composition, microscopy analysis, mineralogy, and thermal behaviour were used to characterize the ash. The ashes have a low unburned content, typically below 3 wt.% (dry basis), with higher values in ash from the electrostatic precipitator. The chemical element present in higher concentration in the several ash flows is Si (>20 wt.%, dry basis). The fly ash from the electrostatic precipitator are enriched in heavy metals when compared to other ash, and Zn is the heavy metal found in higher concentration (but

This study investigates the co-treatment of leachate and domestic sewage in municipal wastewater treatment plants using aerobic granular sludge (AGS) systems, focusing on granule formation, system stability, and resource production in two units (R1 and R2). In R2, solids retention time (SRT) was controlled between 10 and 25 days, while R1 maintained approximately 9 days. The results show that low leachate proportions (5 %) did not affect system performance or stability. However, increasing the leachate to 10 % reduced the structural stability of extracellular polymeric substances (EPS), leading to a significant decrease in alginate-like exopolysaccharides (ALE) production in R1 (216 mgALE/gVSS) and R2 (125 mgALE/gVSS). Principal component analysis revealed that SRT was crucial for optimizing biopolymer synthesis. Furthermore, SRT control in R2 improved filamentous control, biomass retention, and total nitrogen removal. Thus, selective biomass discharge is essential for maintaining granule stability, enhancing treatment efficiency, and supporting resource production.

Global fossil resource utilisation remains a concern. Organic fuels and chemicals produced through catalytic synthesis out of biomass/waste feedstock can help reduce the share of fossil resource utilisation. In this study, a solid waste-derived producer gas from the cross/updraft sliding bed gasification process was applied in a fixed bed catalytic reactor with the goal of producing rich hydrocarbon chains. The specific producer gas with CO = 10%vol., H2 = 9%vol. and CH4 = 4%vol. was applied into the catalytic reactor along with catalysts Cat-Co or Cat-CoMnK at 15 bar pressure. Both catalysts were investigated in temperature regimes of 250, 280 and 310 °C, and the liquefaction number and hydrocarbon production were determined. The liquid products were qualitatively analysed afterwards, and the safety assessment, comprising the autoignition test, was performed. The obtained results defined an optimal operating temperature close to 280 °C a value for both catalysts. The individual hydrocarbon compounds were defined mostly by alkanes and alkenes of C10-C14 hydrocarbon groups in the case of both applied catalysts. The application of MnK-promoted catalyst resulted in the production of a significant amount of C6 hydrocarbon groups as well. The results point out a wide range of compounds utilisable in many different applications throughout the production sphere and suggest the possibility of autothermal air gasification of solid recovered fuel with the goal of producing gas for catalytic synthesis with reduced operation costs. From the safety point of view, the temperature of 227.7 °C was defined as the lowest value when autoignition occurs. This lowest temperature is relevant to the Cat-Co 280 °C synthesis scenario.

Les forêts de Miombo sont le type de forêt sèche le plus étendu d'Afrique australe, couvrant environ 1,9 million de km 2 dans sept pays. Le feu est un processus écosystémique clé qui a structuré le miombo au cours des 200 000 dernières années. Cependant, la façon dont les incendies affectent le fonctionnement de l'écosystème n'est pas bien comprise. Dans cette étude, nous avons utilisé le modèle forestier individuel appelé FORMIND pour analyser le bilan carbone dans les forêts miombo de la réserve spéciale de Niassa (NSR), au nord du Mozambique. La NSR de 42 000 km 2 représente la zone de conservation la plus importante du Mozambique (~31 % de la zone de conservation totale du pays) et des forêts de miombos dans le monde. Les données d'inventaire à long terme de 2004 à 2019 pour NSR ont été utilisées pour calibrer FORMIND. Les principaux processus écosystémiques de ce modèle sont la croissance des arbres, la mortalité, la régénération et la compétition. Le feu est l'un des principaux facteurs qui affectent ces processus, après que la forêt ait atteint un équilibre à 200 ans. Nous avons également calculé la valeur actuelle nette (VAN) des crédits de carbone résultant de la modification du régime d'incendie (par exemple, la réduction ou l'élimination des incendies). Le modèle FORMIND a reproduit avec succès des caractéristiques importantes des zones boisées (biomasse aérienne, distribution de la taille de la tige et surface terrière). Les estimations de la VAN des stocks de carbone de la biomasse ligneuse aérienne dépendaient fortement de l'âge du bois. Les estimations maximales de la VAN ont été générées pour un projet de 30 ans commençant par des forêts de 200 ans (l'âge actuel de la forêt) à 192-1339 USD sur la base d'une fourchette réaliste de valeurs de carbone (c.-à-d. 3–20 USD MgCO 2 e −1 ). Alors que le feu joue un rôle important dans les forêts de miombos en réduisant les stocks et en modifiant la composition des espèces, ses effets sur la capacité des forêts à atténuer les effets du changement climatique varient en fonction de l'âge des peuplements. Nos résultats montrent que le modèle FORMIND reproduit de manière fiable les données d'inventaire sur le terrain et peut donc être utilisé pour améliorer les normes de comptabilité carbone. Nous recommandons le développement d'un système de gestion des incendies pour soutenir les forêts miombo de NSR pour de multiples raisons. NSR est une aire protégée d'importance mondiale, mais peut-être plus important encore, elle pourrait devenir un exemple régional pour améliorer la gestion des forêts de miombos. Étant donné que les forêts de miombos fournissent une myriade de services écosystémiques aux ruraux africains, investir dans l'amélioration de la gestion des incendies pourrait accroître les avantages pour les communautés locales. La modification des régimes de feux pourrait améliorer la qualité de l'habitat et promouvoir une plus grande résilience au changement climatique tout en séquestrant le carbone. En outre, des opportunités d'emploi locales dans la gestion des incendies pourraient être créées via le financement carbone d'un projet carbone. Cependant, beaucoup plus de sensibilisation et d'éducation seront nécessaires aux parties prenantes locales et nationales pour que la gestion des incendies soit perçue plus positivement et réalise le potentiel de générer de multiples avantages pour la nature et les personnes. • Le modèle FORMIND reproduit la structure des forêts de miombos dans la réserve spéciale de Niassa. • Les incendies peuvent réduire la capacité des miombos à atténuer les effets du changement climatique. • Une gestion efficace des incendies est essentielle au maintien des forêts de miombos. • Il existe un grand potentiel pour les projets C basés sur la gestion des incendies à miombo. • Il est nécessaire de sensibiliser aux avantages de la gestion des incendies. Los bosques de miombo son el tipo de bosque seco más extenso del sur de África, con aproximadamente 1,9 millones de km 2 en siete países. El fuego es un proceso clave del ecosistema que ha estructurado el miombo durante los últimos 200.000 años. Sin embargo, no se comprende bien cómo los incendios afectan el funcionamiento del ecosistema. En este estudio, utilizamos el modelo forestal individual llamado FORMIND para analizar el balance de carbono en los bosques de miombo de la Reserva Especial de Niassa (NSR), en el norte de Mozambique. La NSR de 42.000 km 2 representa la zona protegida más importante de Mozambique (~31% de la zona protegida total del país) y de los bosques de miombo en todo el mundo. Los datos de inventario a largo plazo de 2004 a 2019 para NSR se utilizaron para calibrar FORMIND. Los principales procesos ecosistémicos de este modelo son el crecimiento de los árboles, la mortalidad, la regeneración y la competencia. El fuego se establece como uno de los principales factores que afectan a estos procesos, después de que el bosque alcanza un equilibrio a los 200 años de edad. También calculamos el Valor Presente Neto (VPN) de los créditos de carbono resultantes de la alteración del régimen de incendios (por ejemplo, reducir o eliminar incendios). El modelo FORMIND reprodujo con éxito características importantes de los bosques (biomasa sobre el suelo, distribución del tamaño del tallo y área basal). Las estimaciones del van de las reservas de carbono de biomasa leñosa sobre el suelo dependían en gran medida de la edad del bosque. Las estimaciones máximas del van se generaron para un proyecto de 30 años que comienza con bosques de 200 años (la edad actual del bosque) en 192-1339 USD basado en un rango realista de valores de carbono (es decir, 3–20 USD MgCO 2 e −1 ). Si bien el fuego juega un papel importante en los bosques de miombo al reducir el stock y cambiar la composición de las especies, sus efectos sobre la capacidad del bosque para mitigar los efectos del cambio climático varían según la edad de los rodales. Nuestros resultados muestran que el modelo FORMIND reproduce de manera confiable los datos del inventario de campo, por lo que se puede utilizar para mejorar los estándares de contabilidad de carbono. Recomendamos el desarrollo de un sistema de gestión de incendios para mantener los bosques de miombo de NSR por múltiples razones. La NSR es un área protegida de importancia mundial, pero quizás lo más importante es que podría convertirse en un ejemplo regional de cómo mejorar la gestión de los bosques de miombo. Dado que los bosques de miombo proporcionan una gran cantidad de servicios ecosistémicos a los africanos rurales, invertir en mejorar el manejo de incendios podría aumentar los beneficios para las comunidades locales. La alteración de los regímenes de incendios podría mejorar la calidad del hábitat y promover una mayor resiliencia al cambio climático al tiempo que se secuestra carbono. Además, las oportunidades de empleo locales en el manejo de incendios podrían crearse a través del financiamiento de carbono de un proyecto de carbono. Sin embargo, se necesitará mucho más alcance y educación a las partes interesadas locales y nacionales para que el manejo del fuego se perciba de manera más positiva y se dé cuenta del potencial de generar múltiples beneficios para la naturaleza y las personas. • El modelo FORMIND reproduce la estructura de los bosques de miombo en la Reserva Especial de Niassa. • Los incendios pueden reducir la capacidad del miombo para mitigar los efectos del cambio climático. • El manejo efectivo del fuego es clave para mantener los bosques de miombo. • Existe un gran potencial para los proyectos C basados en la gestión de incendios en miombo. • Es necesario crear conciencia sobre los beneficios de la gestión de incendios. Miombo woodlands are the most extensive dry forest type in southern Africa, covering ca. 1.9 million km 2 across seven countries. Fire is a key ecosystem process that has structured miombo for the last 200,000 years. However, how fires affect the ecosystem's functioning is not well understood. In this study, we used the individual-based forest model called FORMIND to analyze the carbon balance in the miombo woodlands of Niassa Special Reserve (NSR), northern Mozambique. The 42.000 km 2 NSR represents the most important conservation area in Mozambique (~31% of the total conservation area in the country) and of miombo woodlands worldwide. Long-term inventory data from 2004 to 2019 for NSR were used to calibrate FORMIND. The primary ecosystem processes of this model are tree growth, mortality, regeneration, and competition. Fire is set as one of the main factors that affect these processes, after the woodland reaches an equilibrium at 200 years of age. We also calculated the Net Present Value (NPV) of carbon credits resulting from altering the fire regime (e.g., reducing or eliminating fires). The FORMIND model successfully reproduced important characteristics of the woodlands (aboveground biomass, stem size distribution and basal area). NPV estimates of above-ground woody biomass carbon stocks were highly dependent on the woodland age. The maximum NPV estimates were generated for a 30-year project starting with 200 year old woodlands (the current forest age) at 192–1339 USD based on a realistic range of carbon values (i.e., 3–20 USD MgCO 2 e −1 ). While fire plays an important role in miombo woodlands by reducing stock and changing species composition, its effects on the capacity of the woodland to mitigate the effects of climate change varies depending on the age of stands. Our results show that FORMIND model reliably reproduce the field inventory data, thus can be used to improve carbon accounting standards. We recommend the development of a fire management system to sustain the miombo woodlands of NSR for multiple reasons. NSR is a globally significant protected area, but perhaps more importantly it could become a regional example for how to improve miombo woodland management. Given that miombo woodlands provide a myriad of ecosystem services to rural Africans, investing in improving fire management could increase the benefits to local communities. Altering fire regimes could improve habitat quality and promote greater resilience to climate change while sequestering carbon. In addition, local employment opportunities in fire management could be created via carbon financing from a carbon project. However, much more outreach and education will be needed to local and national stakeholders for fire management to be perceived more positively and realize the potential to generate multiple benefits for nature and people. • FORMIND model reproduces the miombo woodlands structure in Niassa Special Reserve. • Fires may reduce the miombo capacity to mitigate the effects of climate change. • Effective fire management is key to sustaining the miombo woodlands. • There is great potential for C projects based on fire management in miombo. • There is need to raise awareness on fire management benefits. غابات ميومبو هي أكثر أنواع الغابات الجافة شمولاً في الجنوب الأفريقي، حيث تغطي حوالي 1.9 مليون كيلومتر مربع في سبعة بلدان. النار هي عملية نظام بيئي رئيسية نظمت ميومبو على مدى 200000 سنة الماضية. ومع ذلك، فإن كيفية تأثير الحرائق على عمل النظام البيئي ليست مفهومة جيدًا. في هذه الدراسة، استخدمنا نموذج الغابات الفردي المسمى FORMIND لتحليل توازن الكربون في غابات ميومبو في محمية نياسا الخاصة (NSR)، شمال موزمبيق. يمثل NSR الذي تبلغ مساحته 42.000 كم 2 أهم منطقة محمية في موزمبيق (حوالي31 ٪ من إجمالي منطقة الحفظ في البلاد) وغابات ميومبو في جميع أنحاء العالم. تم استخدام بيانات المخزون طويلة الأجل من عام 2004 إلى عام 2019 من أجل NSR لمعايرة FORMIND. تتمثل عمليات النظام البيئي الأساسية لهذا النموذج في نمو الأشجار والوفيات والتجديد والمنافسة. يتم تعيين الحريق كأحد العوامل الرئيسية التي تؤثر على هذه العمليات، بعد أن تصل الغابة إلى التوازن في عمر 200 عام. كما قمنا بحساب صافي القيمة الحالية لأرصدة الكربون الناتجة عن تغيير نظام الحريق (على سبيل المثال، تقليل الحرائق أو القضاء عليها). نجح نموذج FORMIND في إعادة إنتاج خصائص مهمة للأراضي الحرجية (الكتلة الحيوية فوق الأرض وتوزيع حجم الساق والمنطقة القاعدية). كانت تقديرات صافي القيمة الحالية لمخزونات الكربون في الكتلة الحيوية الخشبية فوق الأرض تعتمد بشكل كبير على عمر الغابات. تم إنشاء الحد الأقصى لتقديرات صافي القيمة الحالية لمشروع مدته 30 عامًا بدءًا من الغابات التي يبلغ عمرها 200 عام (عصر الغابات الحالي) عند 192-1339 دولارًا أمريكيًا بناءً على نطاق واقعي لقيم الكربون (أي 3–20 دولارًا أمريكيًا MgCO 2 e -1 ). في حين أن النار تلعب دورًا مهمًا في غابات ميومبو من خلال تقليل المخزون وتغيير تكوين الأنواع، فإن آثارها على قدرة الغابات على التخفيف من آثار تغير المناخ تختلف باختلاف عمر المدرجات. تظهر نتائجنا أن نموذج FORMIND يعيد إنتاج بيانات المخزون الميداني بشكل موثوق، وبالتالي يمكن استخدامه لتحسين معايير محاسبة الكربون. نوصي بتطوير نظام لإدارة الحرائق للحفاظ على غابات ميومبو في المنطقة الفرعية الشمالية لأسباب متعددة. تعد المنطقة الفرعية الشمالية منطقة محمية ذات أهمية عالمية، ولكن ربما الأهم من ذلك أنها يمكن أن تصبح مثالًا إقليميًا لكيفية تحسين إدارة غابات ميومبو. بالنظر إلى أن غابات ميومبو توفر عددًا لا يحصى من خدمات النظام الإيكولوجي للأفارقة الريفيين، فإن الاستثمار في تحسين إدارة الحرائق يمكن أن يزيد من الفوائد التي تعود على المجتمعات المحلية. يمكن أن يؤدي تغيير أنظمة مكافحة الحرائق إلى تحسين جودة الموائل وتعزيز قدرة أكبر على التكيف مع تغير المناخ مع عزل الكربون. بالإضافة إلى ذلك، يمكن خلق فرص عمل محلية في إدارة الحرائق من خلال تمويل الكربون من مشروع الكربون. ومع ذلك، ستكون هناك حاجة إلى مزيد من التوعية والتثقيف لأصحاب المصلحة المحليين والوطنيين من أجل النظر إلى إدارة الحرائق بشكل أكثر إيجابية وإدراك إمكانية توليد فوائد متعددة للطبيعة والناس. • يستنسخ نموذج فورميند هيكل غابات ميومبو في محمية نياسا الخاصة. • قد تقلل الحرائق من قدرة الميومبو على التخفيف من آثار تغير المناخ. • الإدارة الفعالة للحرائق هي المفتاح للحفاظ على غابات ميومبو. • هناك إمكانات كبيرة لمشاريع الفئة ج بناءً على إدارة الحرائق في ميومبو. • هناك حاجة إلى زيادة الوعي بفوائد إدارة الحرائق.

Plastic-film mulching has played an important role to promote agricultural production in arid areas; however, due to its inefficient recycling capacity, large amounts of residues have been accumulated in soils, causing negative impacts on crop growth and on the environment. To investigate these effects on water use efficiency, a two-years field experiment was carried out, applying different levels of plastic-film residues, from 0 to 600 kg ha-1. Results show that these residues have a negative impact on root and shoot growth at several growth stages of corn crop, particularly if above 300 kg ha-1. Root length and weight density decrease with the amount of residues throughout the majority of crop season. Plastic-film residues of about 600 kg ha-1 are responsible for the decrease of the biomass root to shoot ratio during the tasseling stage. Moreover, during physiological maturity, root and shoot revealed the highest sensitivity, and the least negative effects on the root system. Results also show that crop water consumption has a slight decrease with the plastic-film residues, though there was also a significant decrease of the yield and the water use efficiency reduction. This information allows to state that it is determinant to learn how to deal with the problem, adjusting the irrigation and crop management to avoid yield impacts. It would also be important to find an efficient procedure to mechanically collect the residues in the soil, and to apply new biodegradable film mulching.

AbstractAll bryophytes evolved desiccation tolerance (DT) mechanisms during the invasion of terrestrial habitats by early land plants. Are these DT mechanisms still present in bryophytes that colonize aquatic habitats? The aquatic bryophyte Fontinalis antipyretica Hedw. was subjected to two drying regimes and alterations in protein profiles and sucrose accumulation during dehydration and rehydration were investigated. Results show that during fast dehydration, there is very little variation in protein profiles, and upon rehydration proteins are leaked. On the other hand, slow dehydration induces changes in both dehydration and rehydration protein profiles, being similar to the protein profiles displayed by the terrestrial bryophytes Physcomitrella patens (Hedw.) Bruch and Schimp. and, to what is comparable with Syntrichia ruralis (Hedw.) F. Weber and D. Mohr. During dehydration there was a reduction in proteins associated with photosynthesis and the cytoskeleton, and an associated accumulation of proteins involved in sugar metabolism and plant defence mechanisms. Upon rehydration, protein accumulation patterns return to control values for both photosynthesis and cytoskeleton whereas proteins associated with sugar metabolism and defence proteins remain high. The current results suggest that bryophytes from different ecological adaptations may share common DT mechanisms.