Projekte AGR

Projektbeschreibung

Der Klimawandel fordert unsere Wälder. In den letzten Jahren kam es vermehrt zu großen Windwurfereignissen, Sturmkalamitäten und Trockenperioden. Mit dem Klimawandel ändern sich auch die Auswirkungen von Waldkrankheiten auf die Waldökosysteme. Demnach sollten hinter klimasmarter Forstwirtschaft nachhaltige Waldbewirtschaftungsansätze stehen, die ressourceneffizient und zirkulär sind, und auf die kurzfristigen (z.B. trockener Sommer) und langfristigen Folgen (Erhöhung der durchschnittlichen Temperatur) des Klimawandels reagieren können. Automatisierte Entscheidungsfindung und prädiktive Analytik durch künstliche Intelligenz können helfen den Klimawandel und die damit verbundenen ökologischen Veränderungen, wie z.B. ein vermehrtes Borkenkäferaufkommen in trockengestressten Fichten, zeitnah wahrzunehmen.

Ziele

Projektziel ist es, eine digitale Nase (maschinelles Riechen) zu entwickeln, die in der Lage ist mittels künstlicher Intelligenz stress-induzierte flüchtige organische Verbindungen (VOC) von Bäumen bzw. Pheromone von Insekten zu erfassen und somit ein Frühwarnungssystem für Baumkrankheiten darzustellen. VOCs liefern funktionelle Informationen über das Wachstum, die Abwehrkräfte und den Gesundheitszustand von Pflanzen und bieten die Möglichkeit, die Vitalität der Pflanzen auf nichtinvasive Weise zu überwachen. Pheromone geben Informationen über die Aktivität und das Paarungsverhalten der Käferpopulation.

Im Zuge des hier vorgestellten Projekts sollen KI-basierte Methoden erforscht werden um aus den VOC-Messwerten einer portablen E-Nase auf die Aktivität des Fichtenborkenkäfers (Ips typographus) schließen zu können. Dafür werden zuerst im Labor und mit Topfversuchen sowie auch in bekannten Regionen mit Käferbefall Referenzdatensätze erstellt um danach mit Methoden des Supervised-Learnings eine künstliche Intelligenz entsprechend zu trainieren die später gewonnenen Messwerte aus unbekannten Regionen richtig charakterisieren zu können. Das KI-System stützt sich dabei nicht nur auf VOC-Messwerte sondern, zusätzlich auf eine Sensorfusion von zusätzlichen Bilddaten welche typische Schadbilder (Bohrlöcher) als hinreichendes Kriterium für Käferbefall verwendet.

Projektkoordinator

FH Oberösterreich Campus Wels

Partner

keine Partner

Fördergeber

Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Regionen und Wasserwirtschaft

www.bml.gv.at

Projektbeschreibung

Das hier beantragte Projekt ist Teil eines Gesamtprojektes, in dem Methoden im Umfeld von „Zero Defect Manufacturing“ (ZDM) entwickelt werden. ZDM zielt darauf ab, Ausschuss generell zu vermeiden oder zumindest wesentlich zu reduzieren. Dies ist insbesondere in Zusammenhang mit der gesamten Wertschöpfungskette von Lebensmitteln (LM) und Futtermitteln (FM) von großer Bedeutung: Unter anderem führen i) ineffiziente Primärproduktion, ii) Schädlinge der pflanzlichen Rohstoffe, iii) Nicht-Nutzung von Nebenprodukten/Seitenströmen und iv) Verschwendung von Produkten durch den Konsumenten zu einem Mangel an Nachhaltigkeit und damit einer Ressourcenvergeudung. 
 

Aufgaben dieses Teilprojektes (in Form von 5 Tasks) sind die Erforschung, Entwicklung und Implementation neuer Technologien und ausgewählter wissenschaftlicher Ansätze zur Verbesserung der Wertschöpfungskette von LM und FM. So sollen etwa grundlegende Zusammenhänge zwischen physikalischen und chemischen Parametern beim Verderb von Lebensmitteln (am Beispiel Backwaren) erforscht werden, um eine verbesserte Nutzung von Lebensmitteln besonders im Haushalt zu gewährleisten. Dazu ist es notwendig, die nötige Sensortechnologie zu erforschen, um in der Folge die Implementierung in Hardware-Komponenten vorantreiben zu können. Ein weiterer Task beschäftigt sich mit der Erarbeitung von Grundlagen für die Entwicklung und Bewertung von nachhaltigen Lebensmittelverpackungen sowie deren Modifikation. Daraus abgeleitet entsteht Know-how diese Verpackungen zielgerichtet für bestimmte Lebensmittel einzusetzen. Task 3 dient der Erforschung von Grundlagen zur Optimierung pflanzlicher Proteinquellen mittels unterschiedlicher technologischer Ansätze (z.B. Texturierung, Plastein-Reaktion), um die biologische Wertigkeit zu verbessern und gleichzeitig den Einsatz von tierischen Proteinen zu reduzieren. Task 4 hat die Erstellung einer Wirkstoff- und Extrakt-Bibliothek aus regionalen pflanzlichen Rohstoffen (Obst, Gemüse, Kräuter) zum Ziel, welche in funktionellen LM und FM, sowie Nahrungsergänzungsmitteln eingesetzt werden können. Dazu ist es nötig die molekularen Wirkmechanismen der bioaktiven Inhaltsstoffe vorab zu erforschen. Schließlich soll in Task 5 durch die Kopplung von Drohnen mit Machine-Learning eine digitale Bestandsaufnahme von Wäldern (als wesentliche Rohstoffquelle sowie wichtiger Klimafaktor) und die Früherkennung von Baumkrankheiten ermöglicht werden. Hierfür müssen nötige KI-Verfahren erforscht und implementiert werden. Dies dient langfristig der Gesunderhaltung der Wälder und der Minimierung von Schädlingen an pflanzlichen Rohstoffen.

Ziele

Übergeordnete Auswirkungen der Projektaktivitäten sind eine effizientere Primärproduktion von LM und FM, die Schonung und nachhaltige Nutzung der dafür nötigen Rohstoffe, eine reduzierte Verschwendung bzw. längere Haltbarkeit durch den Einsatz von Sensoren bzw. optimierten Verpackungen, sowie die Erhöhung der biologischen Wertigkeit pflanzlicher Rohstoffe bzw. der daraus resultierenden Produkte. 
Konkrete Auswirkungen der Subprojekte:

Task 1: Verschiedenste physikalische und chemische Messgrößen wie Kompressionsanalysen, Leitfähigkeit, Kapazität, pH-Wert oder Veränderung von IR-Absorptionsspektren sollen mit der Qualitätsveränderung von Lebensmittel (Backwaren) korreliert werden und daraus grundlegende Modelle erforscht werden die eine Vorhersage der Verderblichkeit ermöglichen. Miniaturisierte Sensoren sollen in Behältern (am Beispiel einer Brotbox) oder Verpackungen integriert werden. 
 

Task 2: Erforschung der wesentlichen Kenngrößen von nachhaltigen Verpackungsmaterialien und deren Modifikationen zum zielgerichteten Einsatz in der Lebensmittelverpackung.

Task 3: Erarbeitung der Grundlagen für die enzymatische, chemische und physikalische Modifikation von pflanzlichen Proteinen zur verbesserten Nutzung in der menschlichen Ernährung. Erarbeitung der methodischen Grundlagen zur Charakterisierung dieser Modifikationen und Erforschung des möglichen Einsatzes als Fleischsubstitut.

Task 4: Die Erstellung einer Wirkstoff- und Extrakt-Bibliothek aus regionalen pflanzlichen Rohstoffen ermöglicht den gezielten Einsatz dieser Extrakte in optimierten funktionellen LM/FM bzw. Nahrungsergänzungsmitteln. Der Einsatz von Extrakten erhöht die biologische Wertigkeit der Produkte. Problematisch ist jedoch, dass diese Extrakte aus dem Ausland importiert bzw. in Bioqualität gar nicht in Österreich erhältlich sind. 
 

Task 5: Unsere Wälder dienen nicht nur als Rohstoffquelle, beispielsweise für die Zellstoffindustrie, sondern auch als Basis funktioneller FM. Andererseits sind gesunde Wälder auch für die Klimabilanz wesentlich. Eine gezielte Überwachung von Baumrinden und photosynthetisch aktivem Gewebe mittels speziell ausgestatteter Drohnen ermöglicht die biometrische Analyse sowie die Früherkennung von Krankheiten in Waldbeständen.

Projektkoordinator

FH Oberösterreich Campus Wels

Partner

noch offen

Fördergeber

https://2014-2020.efre.gv.at/f...
 

Projektbeschreibung

Für immer mehr Menschen spielt das Thema Gesundheit eine zunehmend wichtige Rolle. Dies zeigt sich einerseits in einem steigenden Bewusstsein für eine intakte und somit gesunde Umwelt. Andererseits spiegelt sich dies in sich verändernden Werte- und Konsummustern wider. Dieser Trend zu einem gesundheitsbewussten Leben hat sich durch die Corona-Pandemie weiter verstärkt.

Kern des Forschungsprojektes „Netzwerk Gesundheitstourismus Wald“ bildet dabei ein grenzübergreifendes Projektteam, das sich aus Forscher*innen des Lead-Partners European Campus Rottal-Inn, der FH OÖ-Studiengänge Agrartechnologie und -management und Embedded Systems Design, des Bundesforschungszentrums für Wald mit der Forstlichen Ausbildungsstätte Traunkirchen und der Paracelsus Medizinischen Privatuniversität Salzburg zusammensetzt. Entsprechend der interdisziplinären Ausrichtung und der damit verbundenen Kompetenzen der vier Institutionen wird sich das Team während der Projektlaufzeit bis Juni 2022 dem Themenkomplex „Wald, Gesundheit und Tourismus“ aus verschiedenen Blickwinkeln nähern.

Das Forschungsteam der FH OÖ beschäftigt sich mit der Erfassung, Dokumentation und Analyse der spezifischen wald- und naturräumlichen Gegebenheiten (insbesondere Wald und Wasser) in den Pilotregionen inklusive der Kartierung der Waldregionen mittels Drohnentechnologie. In weiterer Folge wird aus den ermittelten Daten und Schlüsselfaktoren ein ökonomisch, ökologisch und sozial nachhaltiges Geschäftsmodell abgeleitet und auf die spezifischen Situationen in den Pilotregionen angepasst.
 

Ziele

Das Umwelt- und Gesundheitsbewusstsein der Gesellschaft nimmt eine zunehmend wichtige Rolle ein. Passend zu dieser Entwicklung hat sich ein Konsortium mit insgesamt 14 Projektpartnern aus Bayern und Österreich in einem INTERREG-Forschungsprojekt unter dem Titel „Netzwerk Gesundheitstourismus Wald“ zusammengeschlossen. Ziel ist es, an nachhaltigen Ansätzen zu arbeiten, wie lokale Wald- und Naturräume gesundheits¬touristisch genutzt werden können. Die FH Oberösterreich bringt mit den Studiengängen Agrartechnologie & -management (Wels) und Embedded Systems Design (Hagenberg) ihr Know-how ein.

Projektkoordinator

Technische Hochschule Deggendorf

Partner

Technische Hochschule Deggendorf

FH Oberösterreich

Bundesforschung- und Ausbildungszentrum für Wald Forstliche Ausbildungsstätte Traunkirchen

Paracelsus Medizinische Privatuniversität

Fördergeber

Europäischen Fonds für Regionale Entwicklung (EFRE) standen für das INTERREG-Programm Österreich-Bayern 2014-2020
 

www.interreg-bayaut.net