Department für Agrarbiotechnologie, IFA-Tulln

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Department für Agrarbiotechnologie, IFA-Tulln
Gründung	1994
Trägerschaft	staatlich
Ort	Tulln an der Donau, Österreich
Departmentleiter	Georg Gübitz
Mitarbeiter	ca. 175
Website	https://boku.ac.at/ifa-tulln

Das Department für Agrarbiotechnologie, IFA-Tulln, ist ein gemeinsames Projekt der Universität für Bodenkultur Wien (BOKU), der Technischen Universität Wien (TU) und der Veterinärmedizinische Universität Wien (VetMed), und eines der 15 Departments der BOKU. Vier der fünf Institute sowie eine Arbeitsgruppe des IFA bilden den BOKU Standort Tulln, und zusammen mit weiteren Instituten der BOKU sowie der Fachhochschule Wiener Neustadt GmbH, der ecoplus - Wirtschaftsagentur des Landes NÖ, dem AIT Austrian Institute of Technology GmbH, dem Austrian Competence Centre for Feed and Food Quality Safety and Innovation – FFoQSI GmbH sowie dem TFZ Technologie und Forschungszentrum, den Biotech Campus Technopol Tulln.

Geschichte

Das Interuniversitäre Forschungsinstitut für Agrarbiotechnologie (IFA Tulln) wurde 1994 unter der Beteiligung dreier Wiener Universitäten gegründet. Ziel war es, die räumliche Umgebung für eine enge interdisziplinäre Verflechtung der Agrarbiotechnologieforschung zu schaffen. Mit den Planungen wurde 1989 begonnen, die Eröffnung des Forschungszentrums fand am 22. September 1994 statt. Nach dem Inkrafttreten des Universitätsgesetzes von 2002 (UG 2002) wurde die Universität für Bodenkultur Wien mit der Leitung des gesamten Forschungszentrums, welches weiterhin von den 3 Universitäten betrieben wird, beauftragt. Die 5 Institute des Forschungsinstituts wurden der Universität für Bodenkultur Wien als eigenes Department mit dem Namen Interuniversitäres Department für Agrarbiotechnologie (IFA Tulln) eingegliedert. 2011 kam das Institut für Tierernährung, Tierische Lebensmittel und Ernährungsphysiologie als 6. Institut zum Department IFA Tulln dazu.

Organisation, Struktur und Standorte

Das Department IFA-Tulln befindet sich am Campus Tulln Technopol

Das Department für Agrarbiotechnologie (IFA Tulln) als eines der 15 Departments der Universität für Bodenkultur Wien bildet sich heute aus 5 Instituten und einer Arbeitsgruppe:

• Institut für Biotechnologie in der Pflanzenproduktion
• Institut für Naturstofftechnik
• Analytikzentrum
• Institut für Umweltbiotechnologie
• Arbeitsgruppe für Molekulare Reproduktion des Instituts für Tierzucht und Genetik der Veterinärmedizinischen Universität Wien
• Institut für Tierernährung, Tierische Lebensmittel und Ernährungsphysiologie (TTE).

Die ersten 4 Institute und die Arbeitsgruppe befinden sich im Gebäude IFA-Tulln am Campus Tulln Technopol (BOKU Standort Tulln) in Tulln an der Donau. Am BOKU Standort Tulln sind im 2011 eröffneten UFT Universitäts- und Forschungszentrum Tulln außerdem Arbeitsgruppen der BOKU aus weiteren 6 Departments (Materialwissenschaften und Prozesstechnik, Chemie, Nachhaltige Agrarsysteme, Wald- und Bodenwissenschaften, Angew. Pflanzenwissenschaften und Pflanzenbiotechnologie sowie Angewandte Genetik und Zellbiologie) ansässig.

Der Campus Tulln Technopol ist ein Teil des Technopol Tulln. Der Technopol Tulln wurde 2006 durch die niederösterreichische Wirtschaftsagentur GmbH (Ecoplus) gegründet, hier finden sich etwa auch das AIT Austrian Institute of Technology und das Agrana Research & Innovation Center, das Forschungszentrum der AGRANA, sowie die FH Wiener Neustadt.

Das (TTE) befindet sich am BOKU Standort Muthgasse in Wien.

Aufgrund seiner Geschichte ist das Department in den Bereichen Finanzbuchhaltung, Haustechnik, EDV und des Einkaufs weitgehend eigenständig. Dem IFA Tulln Beirat als Aufsichtsrat gehören Mitglieder der drei beteiligten Universitäten BOKU, TU Wien und VetMedUni sowie des Landes Niederösterreich an.

Institute am Department für Agrarbiotechnologie, IFA-Tulln

Institut für Biotechnologie in der Pflanzenproduktion

Das Institut für Biotechnologie in der Pflanzenproduktion ist in der Grundlagen- und angewandten Forschung an Kulturpflanzen mit Schwerpunkt Pflanzenzüchtung, Pflanzengenetik, Phytopathologie und Resistenzzüchtung tätig. Aufbauend auf die klassische feldbasierte Züchtungsforschung werden in zunehmendem Ausmaß Methoden der strukturellen und funktionellen Genomik angewandt. Die Entwicklung biotechnologischer Tools, wie molekularer Marker für die Selektion und für die genetische Analyse, Untersuchungen der Genexpression und Genomstruktur bilden den Kernbereich der Arbeit. Das Institut sieht seine Rolle auch als Vermittler zwischen der Life-Science Forschung und der Anwendung von neuen biotechnologischen Techniken in der praktischen Pflanzenzüchtung. Basis der Züchtungsforschung an Kulturpflanzen ist ein gut funktionierendes Feldversuchswesen, sowie eine zeitgemäße und zuverlässige Glashaus- und Klimakammern-Infrastruktur. Ein besonderer Schwerpunkt des Institutes ist die Resistenzforschung bei Getreide, Mais und Ölkürbis.

Institut für Naturstofftechnik

Einer der Forschungsschwerpunkte des Instituts für Naturstofftechnik ist die Nutzbarmachung nachgewachsener Rohstoffe als neue Werkstoffe. Das Hauptaugenmerk liegt dabei auf den faser-, stärke- und proteinreichen Rohstoffen. Das Institut beschäftigt sich schon seit Jahren mit der Verwendung dieser Rohstoffe in der Extrusions- und Spritzgusstechnik. Neben Holz sind aber in den letzten Jahren Produkte und Begleitstoffe der Landwirtschaft sowie der Papier- und Kunststoffindustrie immer mehr in den Fokus gerückt. Beispielhaft sind Getreidenebenprodukte wie Kleie, Spelzen etc. zu nennen, Randbeschnitte der Papiermaschinen, Verbundkartone und -papiere, geschredderte Big Bags, Folien, Kabelschrott und sogar Filteraschen aus Verbrennungsanlagen.

Ziel unserer Forschung für diese zukunftsträchtigen Entwicklungen ist immer das Recyceln bzw. Upcyceln zu einem höherwertigen Produkt. Voraussetzung für diese Entwicklungen ist neben einem hochmodernen Technikum mit der entsprechenden Aufbereitungstechnik auch eine geeignete Mess- und Prüftechnik.

Institut für Bioanalytik und Agro-Metabolomics

Es gliedert sich in die drei Arbeitsbereiche Mykotoxinanalytik, Wasseranalytik und Biochemische Analytik. Neben der Entwicklung und Validierung von Analysenmethoden v. a. im Bereich der Umwelt- und Toxinanalytik sowie zur Sicherung der Qualität von Lebens- und Futtermitteln ist auch die Herstellung von Referenzmaterialien ein Themenschwerpunkt.

Institut für Umweltbiotechnologie

Der Schwerpunkt der Forschungsaktivitäten am Institut für Umweltbiotechnologie liegt auf der Nutzung mikrobiologischer Stoffwechselvorgänge zur Sicherung der Lebensqualität und zur Wahrung natürlicher Ressourcen. Auf der einen Seite stehen der Abbau und die Entgiftung von Schadstoffen (in Boden, Wasser und Abfall) sowie die Entwicklung von Monitoring-Methoden zur Bewertung des Risikos, das von kontaminierten Medien ausgeht. Auf der anderen Seite stellt die bestmögliche Nutzung vorhandener Ressourcen durch Schaffung nachhaltiger Stoffkreisläufe ein zentrales Ziel der am Institut betriebenen Forschung dar. Neben der Untersuchung mikrobieller Prozesse, wird das Potential von Enzymen als leistungsfähige Biokatalysatoren zur Verarbeitung von (Bio)materialien, in Recycling-Prozessen sowie bei der Erzeugung von Bioenergie erforscht.

Zusätzlich zur Erforschung grundlegender mikrobieller Prozesse nehmen die praktische Anwendung und die Prozessentwicklung für die technische Realisierung eine herausragende Rolle ein. Als Beispiele dafür können die Übertragung vom Labormaßstab auf den großtechnischen Maßstab bei Fermentationsprozessen, die Entwicklung von Sanierungsmethoden für den Feldeinsatz und die Erprobung innovativer biologisch-physikalischer Kombinationsprozesse (z. B. der Einsatz von Membranen in der Bioprozesstechnik) in der Umwelttechnik genannt werden.

Das Institut verfügt über bestens ausgestattete Labors mit modernsten Analysengeräten und entsprechender Infrastruktur sowie Brut- und Kühlräume, einen Steril-Bereich, Werkstätten, Versuchsanlagen und eine Pilotanlage für Fermentationen. Diese Voraussetzungen ermöglichen es Forschungs- und Projektverantwortlichen, erfolgreich Forschungskooperationen mit Industriepartnern einzugehen.

Arbeitsgruppe Biomaterial- & Enzymtechnologie

Enzyme sind hochspezifische biologische Katalysatoren welche die Geschwindigkeit nahezu aller chemischen Reaktionen in lebenden Organismen erhöhen. Wir untersuchen deren Rolle in biologischen Abbauprozessen und nutzen dieses Wissen um Enzym-basierte nachhaltige Prozesse für verschiedene Bereiche von der Verarbeitung von Biomaterialien bis hin zum Umweltschutz zu entwickeln.

Folglich ist die mechanistische Untersuchung von enzymatischen Prozessen in der Umwelt ein wichtiger Forschungsschwerpunkt der Biomaterial- und Enzymtechnologie-Gruppe. Neue Erkenntnisse, wie über die Biotransformation von Xenobiotika führt oft zu neuen Enzymen mit Einsatzmöglichkeiten in der Umwelttechnologie oder in anderen nachhaltigen industriellen Prozessen. Insbesondere Enzyme die in der Natur die Umsetzung polymerer Materialien katalysieren haben ein großes Potential für neue industrielle Anwendungen. Zum Beispiel ist die Verarbeitung und Aufwertung von synthetischen und von Biomaterialien mit Hydrolasen und Oxidoreduktasen ein wichtiger Schwerpunkt der Arbeitsgruppe. Abgesehen von der enzymatischen Funktionalisierung (z. B. antimikrobiell, biokompatibel) dieser Materialien können Enzyme auch zur Wiederverwertung von Polymeren eingesetzt werden. Aufgrund ihrer hohen Spezifität, können wertvolle Bausteine sogar aus Verbundmaterialien und Mischungen "extrahiert" werden. Auf der anderen Seite ist der effiziente Abbau von Biomasse (z. B. Lignocellulose) unter umweltfreundlichen Bedingungen eine essentielle Voraussetzung für die Produktion von Bioenergie wo auch Enzyme eine wichtige Rolle spielen. Trotz dieses enormen Potentials von Mikroorganismen für industrielle Prozesse sind sie manchmal auch unerwünscht wie als Krankheitserreger oder Kontamination von Lebensmitteln. Um diese Organismen frühzeitig z. B. in Wunden zu erkennen entwickelt die Gruppe einfach handzuhabende aber leistungsfähige Sensoren.

Arbeitsgruppe Altlastenmanagement (Bodensanierung und Risikobewertung)

Dieser Fachbereich umfasst Grundlagen- und angewandte Forschung zum Auftreten und Verhalten von organischen Chemikalien in der Umwelt, die Bewertung der daraus resultierenden Gefährdung sowie Möglichkeiten zur Eindämmung des Risikos bzw. zur Sanierung von Schadensfällen. Dazu werden innovative Analysemethoden sowohl physikalisch-chemischer als auch biologischer Art entwickelt.

In weiterer Folge werden im Labor potentielle Limitierungen des mikrobiellen Schadstoffabbaus untersucht und anhand der Ergebnisse Produkte und Methoden erarbeitet, die eine großtechnische Anwendung und einen effizienten Betrieb von Sanierungsverfahren ermöglichen. Die Forschungsarbeiten konzentrieren sich auf die Untersuchung von Wechselwirkungen zwischen Bodenmatrix und organischen Schadstoffen. Weiters werden in-situ und on-site Sanierungstechniken entwickelt.

Arbeitsgruppe Anaerobe Verwertung (Biogas Forschungs- und Beratungsgruppe)

Die Biogasgruppe beschäftigt sich mit der anaeroben Verwertung von Nachwachsenden Rohstoffen, Abfallstoffen und Abwässern. Die Arbeitsgruppe ist in allen Bereichen des Themenfeldes Biogastechnologie tätig und beschäftigt sich mit Vermarktungskonzepten von Biomasse über die Vorbehandlung der Substrate zur Steigerung der Methanausbeute, Optimierung der Anlagentechnik, Verfügbarmachung neuer Substratgruppen, der Charakterisierung der am Prozess beteiligten Mikroorganismen bis hin zur Aufbereitung und Verwertung der Gärrestproduktes. Einen weiteren Schwerpunkt stellt die beratende Tätigkeit in diesem Themenbereich dar. Besonderes Augenmerk wird hierbei auf die Analytik und die biologische Prozesskontrolle geworfen.

Arbeitsgruppe Fermentation und mikrobielle Additive

Ein Aspekt der Umweltbiotechnologie ist die Vermeidung von Umweltschäden und die Nutzung nachhaltiger Technologien. In diesem Sinne beschäftigt sich diese Arbeitsgruppe mit Alternativen zum Einsatz fossiler Ressourcen zur Produktion von Chemikalien und Treibstoffen.

Insbesondere werden Prozesse zur mikrobiologischen Umsetzung von biogenen Reststoff- und Abfallströmen zu Biopolymeren und anderen biobasierten Chemikalien entwickelt. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Herstellung und Formulierung von mikrobiellen Additiven als Ersatz für herkömmliche Agrochemikalien.

Die vorhandene Ausstattung, die auch ein Biotechnikum umfasst, ermöglicht die Entwicklung und technische Umsetzung mikrobiologischer Produktionsprozesse vom Labormaßstab bis hin zur kommerziellen Anwendung.

Arbeitsgruppe Umweltmikrobiologie

Die thematische Ausrichtung der Arbeitsgruppe reicht von konventionellen mikrobiologischen und molekularbiologischen Analysen über die Bestimmung der biologischen Abbaubarkeit synthetischer Materialien bis hin zur Anwendung von Biotests zum Nachweis ökotoxischer Effekte und zur quantitativen Beurteilung biogener Wirkstoffe. Seit 2011 ist die biotechnologische Produktion von PHB (Poly-Hydroxybuttersäure) mittels Cyanobakterien in photoautotrophen Verfahren – also ohne Bedarf landwirtschaftlicher Rohstoffe – zum bedeutendsten Forschungsschwerpunkt geworden. Das Thema wird in mehreren Projekten von der Grundlagenforschung über Machbarkeitsstudien bis zur Verfahrensentwicklung bearbeitet.

Das so gewonnene Wissen wird sowohl über den Weg der forschungsgestützten Lehre an der Universität intern als auch über Vorträge und Veranstaltungen zur Erwachsenenbildung extern weitergegeben.

Arbeitsgruppe Wasser- und Abwasseraufbereitung

Die Gruppe Wasser- und Abwasseraufbereitung beschäftigt sich mit der Entwicklung von neuartigen und optimierten Verfahrensweisen und Prozessen im Bereich Wasser- und Abwasseraufbereitung. Die Arbeitsgruppe steht unter der Leitung von Werner Fuchs. Bei den in der Arbeitsgruppe durchgeführten Projekten handelt es sich fast durchwegs um Industriekooperationen, zumeist mit Unterstützung durch nationale und europäische Fördermittel. Kennzeichnend für die Aktivitäten ist auch die internationale Ausrichtung. Projekte wurden nicht nur mit Partnern im EU-Raum, sondern unter anderem auch mit China, Lateinamerika und Nordafrika durchgeführt.

Neben der Verfahrensentwicklung in Zusammenarbeit mit Anlagenbauunternehmen wird auch Hilfestellung bei der Lösung von Problemen im Wasserversorgungs- und Abwasserbehandlungsbereich gegeben.

Außer der Möglichkeit für Laboruntersuchungen stehen Prozessentwicklung und -optimierung im halbtechnischen und Pilotmaßstab im Vordergrund. Einen Themenschwerpunkt bilden Membrantrennverfahren. Weitere Arbeitsbereiche sind Steuerung und Überwachung von Wasser- und Abwasseraufbereitungsanlagen, Recycling- und Einsparungskonzepte zum schonenden Einsatz von Wasser in industriellen Betrieben.

Arbeitsgruppe für Molekulare Reproduktion - Veterinärmedizinische Universität Wien

Prinzipielle Aufgabenstellung der Arbeitsgruppe ist grundlegendes Wissen über die zellulären und molekularen Mechanismen, die die Fortpflanzung von Säugern und assoziierte Erkrankungen beeinflussen, zu gewinnen, und damit den stetig steigenden Fruchtbarkeits- und Gesundheitsproblemen zu begegnen. Mitochondriale DNA wird im Zusammenhang mit Vererbung und Leistungsmerkmalen bei Tieren untersucht.

Folgende Schlüsselaspekte der Reproduktion und Vererbung werden dabei untersucht: maternales Präimplantations-Kommunikationssystem, frühe embryonale Entwicklung und mitochondriale Genetik.

Funktionelle Genom- und Proteom-Daten werden zum Verständnis von Fertilitätsprozessen und malignen Veränderungen herangezogen. Weitere Schwerpunkte sind die Optimierung von Proteomtechnologien und von Methoden zur Detektion von minimalen DNA-Mengen sowie deren Anwendung für die biomedizinische Forschung.

Die Arbeitsgruppe steht im engen Austausch mit dem Reproduktionszentrum Wieselburg (RCW, Vetmeduni Vienna) und der Vetmeduni Vienna Plattform Biomodels Austria (Biat), um die Ergebnisse der Grundlagenforschung direkt in die Zuchtpraxis umzusetzen.

Institut für Tierernährung, Tierische Lebensmittel und Ernährungsphysiologie

Das Institut für Tierernährung, Tierische Lebensmittel und Ernährungsphysiologie (TTE) repräsentiert den Beginn der Versorgungskette an Lebensmitteln tierischer Herkunft. Im Mittelpunkt steht hierbei die sachgemäße Fütterung landwirtschaftlicher Nutztiere und der maßgebliche Beitrag der Ernährung zur Qualität und Sicherheit der Primärprodukte (Milch, Fleisch, Eier). Die Sekundärwirkungen einzelner Nahrungskomponenten auf Verdauung, Stoffwechsel und Gesundheit bilden einen besonderen Schwerpunkt.

Experimentelle Studien an landwirtschaftlichen Nutztieren und Modelltieren für den Menschen (Schwein, Ratte) zum Stoffwechsel von Nährstoffen und der Wirkung von funktionellen Inhaltsstoffen der Nahrung bzw. von Zusatzstoffen. Analyse von Nährstoffen (inkl. Spurenelementen) in biologischem Material. Quantifizierung fraktioneller Stoffflüsse im intakten Organismus (Absorption, Exkretion, Turnover im Gewebe).

Thematische Schwerpunkte

Wirkung von pflanzlichen Faserkomponenten, Probiotika und ätherischen Gewürzölen auf die Funktionalität der Verdauung am Tiermodell des Schweins mittels ernährungsphysiologischer, molekularbiologischer und histologischer Methoden. Ernährungsphysiologische Aspekte (Bioverfügbarkeit, Akkumulation im Gewebe) essentieller Spurenelemente (Jod, Selen, Zink). Optimierung der Nährstoffversorgung landwirtschaftlicher Nutztiere (essentielle Aminosäuren, essentielle Spurenelemente, Fettqualität).

Lehre am Department für Agrarbiotechnologie, IFA-Tulln

Die Mitarbeiter des Departments sind in den Lehrbetrieb der Universität für Bodenkultur Wien, der Technischen Universität Wien und der Veterinärmedizinischen Universität Wien mit der Veranstaltung von Vorlesungen und Laborübungen eingebunden. Darüber hinaus werden Bachelor-, Master-, Diplom- sowie Doktorarbeiten für oben genannte Universitäten betreut.

Weblinks

• Website des Departments
• 25 Jahre Kompetenz in Agrarbiotechnologie [1]

Nachweise

• Wissensbilanz der Universität für Bodenkultur, Wien 2019 (pdf, boku.ac.at)
• forschung.boku.ac.at/…/suchen.orgeinheit_suchergebnis – Einträge der fünf Institute am Interuniversitären Department für Agrarbiotechnologie (IFA Tulln) beim Forschungsportal der Universität für Bodenkultur Wien