Erneuerbare Energien im Verbund mit Hochleistungs-Bleiakkumulatoren zur Bereitstellung von Spitzenleistung - am Beispiel von Windkraftwerken im 20 kV-Versorgungsnetz der CEGEDEL / Luxemburg -

Die wachsende Weltbevölkerung bedingt einen höheren Energiebedarf, dies jedoch unter der Beachtung der nachhaltigen Entwicklung. Die derzeitige zentrale Versorgung mit elektrischer Energie wird durch wenige Erzeugungsanlagen auf der Basis von fossilen Primärenergieträgern und Kernenergie bestimmt, die die räumlich verteilten Verbraucher zuverlässig und wirtschaftlich über ein strukturiertes Versorgungssystem beliefert. In den Elektrizitätsversorgungsnetzen sind keine nennenswerten Speicherkapazitäten vorhanden, deshalb muss die von den Verbrauchern angeforderte Energie resp. Leistung jederzeit von den Kraftwerken gedeckt werden. Bedingt durch die Liberalisierung der Energiemärkte und die geforderte Verringerung der Energieabhängigkeit Luxemburgs, unterliegt die Versorgung einem Wandel hin zu mehr Energieeffizienz und erhöhter Nutzung der dargebotsabhängigen Energiequellen. Die Speicherung der aus der Windkraft erzeugten elektrischen Energie, wird in den Hochleistungs-Bleiakkumulatoren, errichtet im ländlichen Raum in der Nähe der Windkraftwerke, eingespeichert. Die zeitversetzte Einspeisung dieser gespeicherten elektrischen Energie in Form von veredelter elektrischer Leistung während den Lastspitzen in das 20 kV-Versorgungsnetz der CEGEDEL stellt die Innovation in der luxemburgischen Elektrizitätsversorgung dar. Die Betrachtungen beschränken sich somit auf die regionale, relativ kleinräumige Einbindung der Windkraft in die elektrische Energieversorgung des Großherzogtums Luxemburg. Die Integration der Windkraft im Regionalbereich wird in den Vordergrund der Untersuchung gerückt. Überregionale Ausgleichseffekte durch Hochspannungsleitungen der 230/400 kV-Systeme werden außer Acht gelassen. Durch die verbrauchernahe Bereitstellung von elektrischer Spitzenleistung vermindern sich ebenfalls die Übertragungskosten aus den entfernten Spitzenlastkraftwerken, der Ausbau von Kraftwerkskapazitäten kann in die Zukunft verschoben werden. Die Emission von Treibhausgasen in thermischen Kraftwerken wird zum Teil reduziert. Die Berechnungen der Wirtschaftlichkeit von Hybridanlagen, zusammengesetzt aus den Windkraftwerken und den Hochleistungs-Bleiakkumulatoren bringen weitere Informationen zum Einsatz dieser dezentralen Speichern, als Partner der nachhaltigen Energieversorgung im ländlichen Raum. Die untersuchte Einspeisung von erneuerbarer Spitzenleistung lässt sich auch in die Entwicklungsländer übertragen, welche nicht über zentrale Kraftwerkskapazitäten und Verteilungsnetze verfügen.

Nachhaltige Energie für ländliche Entwicklung in dem Sub-Sahara Afrika: interdisziplinäre Herangehensweise und organisatorische Herausforderung

Angesichts der Geschichte der Entwicklungspolitik, ist diese Arbeit darauf ausgerichtet, einige Beobachtungen in Bezug auf die so genannte Entwicklung hervorzuheben; insbesondere auf die andauernde prekäre Situation und Armut in ländlichen afrikanischen Gebieten. Armut ist nach Amartya SEN – weiter präzisiert von J.L. Dubois – die Deprivation von „Fähigkeiten“, die Individuen und lokale Gemeinschaften zu ausgeschlossenen und vergessenen Akteuren des Systems machen. Das nennt Paulo Freire, das Menschen zu „Objekten“ gemacht werden. Es rechtfertigt die starke Annahme, die in dieser Studie getroffen wird, dass vielmehr die Menschen als „Subjekte“ ihrer Veränderung und Entwicklung im Mittelpunkt stehen. Die Arbeit zeigt und erklärt in historischer Chronologie, wie die Entwicklungspolitiken und unterschiedliche Beteiligte auf allen Ebenen diese Situation verursachen. Trotz alledem bleiben die Individuen und lokalen Gemeinschaften, die in Symbiose mit ihrer natürlichen Umwelt leben, die reich an verschiedenen Ressourcen und Potentialen ist, als Reaktion darauf und gleichzeitig als Überlebensstrategie zutiefst verbunden mit dem, was sie vor Ort haben, womit sie eine tiefere und intensive Beziehung besitzen, wenn man von ihrer Geschichte, ihrer Kultur und der Handlungslogik ausgeht. Für externe Akteure, die sie über das vorhandene System dominieren und beeinflussen bleiben sie „Objekte“, aber in der Vielzahl ihrer endogenen Initiativen, zeigen sie die Fähigkeit und Substanz, die beweisen, dass sie auf ihrer Ebene das eigentliche Subjekt sind, die dynamischen Akteure. Aber isolierte Initiativen auf spezifische reale Bedürfnisse bei gleichzeitiger Dominierung durch das System mit seiner Marktlogik, führt dies langfristig nur zu dem Zirkulus Vitiosus der Armut. Daher ist eine ganzheitliche Sicht entscheidend für nachhaltige Entwicklung und für die notwendige Veränderung. Es geht nicht nur um die Veränderung des Systems und die Wahl politischer Maßnahmen, sondern genau genommen um das Verhalten der Akteure auf allen Ebenen und die Art der Beziehungen zwischen ihnen allen. Es ist eine Frage des erneuten Überdenkens des Entwicklungspfades, der andere Logik, Visionen, Interessen und Strategien aller Beteiligten, unserer so genannten Akteure einschließt. Ob dies von endogenen Initiativen oder neuen gemeinsamen Projekten ausgeht: man wird in einen Prozess kollektiven Lernens eintreten, den Paul Singer und Clarita Müller-Plantenberg erläutern und entwickeln in dem Konzept der Inkubation und Solidarischen Ökonomie, die Eigeninitiative, Selbstbestimmung und Selbstverwaltung von lokalen Gemeinschaften und die Öffnung für eine Neu-Konzeptualisierung und Institutionalisierung einschließt. So ein Prozess ist nur mit einem interdisziplinären Rahmen möglich. Dieser Rahmen soll auf einer zusätzlicher Kommunikation zwischen den Akteuren und Sozialwissenschaften beruhen und mit jenen, die auf dem Feld der Technologie arbeiten. So können dann technische „Experten“ angesichts eines technischen Projektfehlers, der aufgrund von bestimmten sozialen und kulturellen Realitäten zustande kam sagen, „es ist kein Scheitern ; es war ein Schritt innerhalb eines Lernprozesse der in die technischen Projekte und Studien einbezogen werden muss“. Wir haben das Energiethema gewählt; und insbesondere, Energie für eine nachhaltige ländliche Entwicklung in Subsahara-Afrika, um den Weg von der Theorie in die Praxis zu illustrieren und experimentell auszuprobieren, den Weg von den Beobachtungen zu der Veränderung, wobei Fragen, Annahmen, Strategien und konkrete Aktionen für den Wandel behandelt werden. Wir nennen unseren experimentellen Weg: DRIEE, das heißt auf Deutsch Ländliche Entwicklung und Inkubation von Energieunternehmen. Dabei gehen wir davon aus, dass: - Energie im Allgemeinen auf der internationalen Ebene fast gleichbedeutend mit Elektrizität ist. Heute bestehen die wichtigsten Bedürfnisse nach Energie dort wo die agro-pastorale Produktion, das Kochen, die Nahrungsmittelkonservierung und Verarbeitung …etc. stattfindet. - Diese ländliche Bevölkerung zu etwa 80% der nationalen Wirtschaft ausmacht. Dass sie gleichzeitig aber nur zu weniger als 5% der Energieproduktion Zugang hat, was oft auf Licht reduziert ist und nicht einmal ihrer Produktion zugute kommen kann. - Die Projekte für Energie und Elektrizität vor allem auf die Technologischen Fragen konzentriert sind und weniger auf die Bedürfnisse. Fast die Gesamtheit der Fonds für Energie wird in Bezug auf die Investitionen Infrastruktur der Produktion und Verteilung durch die konventionellen zentralisierten Netze geplant. Angesichts dieser Analysen gehen die in dieser Arbeit vorgenommenen Studien in Gambia und Kamerun von Bestandsaufnahmen und / oder beschreibenden regionalen Analysen aus: - von Bedürfnissen, von Praktiken und lokalen Initiativen von Fragen der Energie, für einzelne Professionen, Haushalte, Gruppen, spezifische Gruppen, wie Frauen, ländliche Gemeinden mit ihren spezifischen Charakteristika. - Von Potentialen: natürliche lokale Energieressourcen, soziokulturelle Ressourcen – so z.B. die empirisch feststellbaren menschliche Ressourcen wie endogenes Wissen und praktische organisatorische Fähigkeiten gegenüber den Problemen der Energie. Dieser experimentelle Schritt von Handlungsforschung (DRIEE) in Kamerun führte zu der Gründung einer Organisation, über die und mit der wir die Logik der Inkubation und Solidarischen Ökonomie einführen. Das ist FERDEDSI, das heißt auf Deutsch „Forum für Erneuerbare Energie – Nachhaltige Entwicklung und Internationale Solidarität“. Zunächst war dies eine Energiegenossenschaft und dann (im Prozess) wurde es zu einer institutionellen Nische von mehreren Mikro Initiativen in ländlichen Gebieten. FERDEDSI ist ein Prozess der Inkubation und ein Inkubator ist also gleichzeitig ein inkubiertes Energieunternehmen aber auch ein Inkubator für lokale Organisationen. Die ersten Aktionen finden in den Departments von Noun und Ménoua in der westlichen Provinz von Kamerun statt. Während der Forschungsperiode findet akademische Austausch statt (Nord-Süd und Süd-Süd), diese ist dabei zu formalen Partnerschaften zu werden, nicht nur zwischen Universitäten sondern genauer lokale Organisationen und Universitäten. Dieser letzte Typ von Partnerschaften, die die solidarische Ökonomie ausmachen ist auch eine Innovation des Prozesses für die afrikanischen Fälle, die dem Beispiel dessen, was in Lateinamerika geschieht, folgen. So kommt es zu gegenseitiger sinnvoller Ausbildung in den internationalen Arbeitsgruppen und Seminaren der Universität.

Modeling the interplay between land use, bioenergy production and climate change

Land use has become a force of global importance, considering that 34% of the Earth’s ice-free surface was covered by croplands or pastures in 2000. The expected increase in global human population together with eminent climate change and associated search for energy sources other than fossil fuels can, through land-use and land-cover changes (LUCC), increase the pressure on nature’s resources, further degrade ecosystem services, and disrupt other planetary systems of key importance to humanity. This thesis presents four modeling studies on the interplay between LUCC, increased production of biofuels and climate change in four selected world regions. In the first study case two new crop types (sugarcane and jatropha) are parameterized in the LPJ for managed Lands dynamic global vegetation model for calculation of their potential productivity. Country-wide spatial variation in the yields of sugarcane and jatropha incurs into substantially different land requirements to meet the biofuel production targets for 2015 in Brazil and India, depending on the location of plantations. Particularly the average land requirements for jatropha in India are considerably higher than previously estimated. These findings indicate that crop zoning is important to avoid excessive LUCC. In the second study case the LandSHIFT model of land-use and land-cover changes is combined with life cycle assessments to investigate the occurrence and extent of biofuel-driven indirect land-use changes (ILUC) in Brazil by 2020. The results show that Brazilian biofuels can indeed cause considerable ILUC, especially by pushing the rangeland frontier into the Amazonian forests. The carbon debt caused by such ILUC would result in no carbon savings (from using plant-based ethanol and biodiesel instead of fossil fuels) before 44 years for sugarcane ethanol and 246 years for soybean biodiesel. The intensification of livestock grazing could avoid such ILUC. We argue that such an intensification of livestock should be supported by the Brazilian biofuel sector, based on the sector’s own interest in minimizing carbon emissions. In the third study there is the development of a new method for crop allocation in LandSHIFT, as influenced by the occurrence and capacity of specific infrastructure units. The method is exemplarily applied in a first assessment of the potential availability of land for biogas production in Germany. The results indicate that Germany has enough land to fulfill virtually all (90 to 98%) its current biogas plant capacity with only cultivated feedstocks. Biogas plants located in South and Southwestern (North and Northeastern) Germany might face more (less) difficulties to fulfill their capacities with cultivated feedstocks, considering that feedstock transport distance to plants is a crucial issue for biogas production. In the fourth study an adapted version of LandSHIFT is used to assess the impacts of contrasting scenarios of climate change and conservation targets on land use in the Brazilian Amazon. Model results show that severe climate change in some regions by 2050 can shift the deforestation frontier to areas that would experience low levels of human intervention under mild climate change (such as the western Amazon forests or parts of the Cerrado savannas). Halting deforestation of the Amazon and of the Brazilian Cerrado would require either a reduction in the production of meat or an intensification of livestock grazing in the region. Such findings point out the need for an integrated/multicisciplinary plan for adaptation to climate change in the Amazon. The overall conclusions of this thesis are that (i) biofuels must be analyzed and planned carefully in order to effectively reduce carbon emissions; (ii) climate change can have considerable impacts on the location and extent of LUCC; and (iii) intensification of grazing livestock represents a promising venue for minimizing the impacts of future land-use and land-cover changes in Brazil.

Wild food trees in Eastern Nuba Mountains, Sudan: Use diversity and threatening factors

This study was conducted in 2010 in Eastern Nuba Mountains, Sudan to investigate ethnobotanical food and non-food uses of 16 wild edible fruit producing trees. Quantitative and qualitative information was collected from 105 individuals distributed in 7 villages using a semi-structured questionnaire. Also gathering of data was done using a number of rapid rural appraisal techniques, including key informant interviews, group discussion, secondary data sources and direct observations. Data was analysed using fidelity level and informant consensus factor methods to reveal the cultural importance of species and use category. Utilizations for timber products were found of most community importance than food usages, especially during cultivated food abundance. Balanites aegyptiaca, Ziziphus spina-christi and Tamarindus indica fruits were asserted as most preferable over the others and of high marketability in most of the study sites. Harvesting for timber-based utilizations in addition to agricultural expansion and overgrazing were the principal threats to wild edible food producing trees in the area. The on and off prevailing armed conflict in the area make it crucial to conserve wild food trees which usually play a more significant role in securing food supply during emergency times, especially in times of famine and wars. Increasing the awareness of population on importance of wild food trees and securing alternative income sources, other than wood products, is necessary in any rural development programme aiming at securing food and sustaining its resources in the area.

Casa eficient energèticament

El present projecte té com objecte realitzar una casa que sigui eficient energèticament a partir d’una casa ja construïda, modificant així tot el que sigui necessari per poder aconseguir una millora del comportament bioclimàtic de la casa i una major independència dels subministraments de la xarxa pública (electricitat i gas). El projecte es divideix en tres fases clarament diferenciades: una primera consistent en realitzar una recerca dels sistemes constructius que fan que una casa funcioni millor i sigui més eficient a nivell energètic (façana ventilada, forjat sanitari, coberta enjardinada ,etc) i també consistent en realitzar un estudi dels sistemes o mètodes de producció d’energia més ecològics (energia solar, geotèrmia, energia eòlica, etc), que facin la casa més autònoma en quan a les energies i subministraments de la xarxa pública de distribució (electricitat i gas); una segona fase consistient en triar els sistemes constructius i de producció d’energia tenint en compte la informació obtinguda de la recerca inicial i aplicar aquests sobre una casa unifamiliar amb sistemes constructius i de producció d’energia tradicional (façana amb obra vista, calefacció amb caldera a gas i radiadors,etc) elegida a l’atzar; i una tercera i última fase consistent en fer un comparatiu econòmic entre el cost de construcció de la casa amb sistemes tradicionals i de la casa eficient. Després és farà una estimació de l’estalvi energètic d’una i de l’altra casa, i amb tot això es valorarà si són amortitzables les despeses que s’han realitzat per aconseguir aquests estalvis energètics

Influencia del consumo mundial de biocombustibles en la seguridad alimentaria de Colombia en el periodo de tiempo del 2006 al 2010

En el trabajo de grado se realiza un analisis del mercado internacional de biocombustibles y como este ha afectado a la seguridad alimentaria de Colombia teniendo en cuenta la normativa del país en el tema de los biocombustibles y el estado actual del debate a nivel mundial.

Perfil Logístico del Sector Hidrocarburos en Colombia – Parte 2

El perfil logístico del sector hidrocarburos parte de una caracterización mundial y nacional del mismo en el que se resalta la posición del país respecto a la región en cuanto a la participación en consumo y producción de petróleo, además de contar con un análisis del comportamiento de los principales indicadores como lo son los históricos del precio del barril de petróleo, producción diaria, participación en el PIB, Inversión Extranjera Directa o IED y Balanza Comercial. Luego se presentan las principales problemáticas del sector en cuanto a medio ambiente, infraestructura, conflicto armado, disminución de reservas, alternativas energéticas, etc., que presentan un obstáculo para el desarrollo y competitividad del sector. A continuación se encuentra la información asociada con la cadena de suministro de los hidrocarburos, se caracteriza el producto y se trata eslabón por eslabón comenzando por los proveedores, pasando por producción, almacenamiento, distribución, transporte clientes, logística inversa y finalizando con un mapa de agregación de valor o VSM por sus siglas en inglés. A partir de esto se analiza el estado de productividad y competitividad del sector; se dan a conocer las principales asociaciones y agremiaciones del mismo, se realiza un análisis especial a la situación de fletes y transporte. Todo con el fin de dar a conocer una fotografía del estado actual de los hidrocarburos en Colombia.

Evaluating the performance of external fault ridethrough solutions used in wind farms with fixed speed induction generators when facing unbalanced faults

Na sequência da integração da energia eólica em larga escala foram estabelecidos códigos de rede pelos vários operadores de sistema, exigindo que os parques eólicos permaneçam em serviço durante e após a ocorrência de defeitos na rede a montante. Nos parques eólicos equipados com sistemas de velocidade constante este requisito pode ser assegurado pela instalação, no ponto de interligação à rede, de equipamento de compensação dinâmica de potência reactiva, controlado como fonte de tensão, sendo as funções de controlo baseadas em medidas efectuadas no ponto de interligação relativamente às componentes directas da tensão e da corrente. Como a adopção deste tipo de soluções externas é adequada ao funcionamento do sistema em regime equilibrado, este artigo foca a avaliação do desempenho da solução no caso da ocorrência de defeitos assimétricos. Os resultados obtidos através das simulações dinâmicas evidenciam o aparecimento de sobre tensões nas fases não afectadas pelo defeito que poderão colocar o parque eólico fora de serviço.

TLC: Amazonía, pueblos indígenas y biodiversidad (Tema Central)

Este artículo hace un análisis sobre los problemas y desafíos que la firma de tratados de libre comercio plantea a los pueblos indígenas, específicamente a los pueblos amazónicos. Tres ámbitos de análisis son utilizados por el autor para presentar la temática: la disputa por el control de la biodiversidad, los derechos de los pueblos indígenas y la construcción de una agenda de debate frente a la actual coyuntura. Ortiz plantea que si los tratados de libre comercio son parte de la política hegemónica de Estados Unidos, basada en el establecimiento de un orden global y en el control de las fuentes de energía del planeta, la cuenca amazónica se ubica como unas de las áreas de interés para los capitales multinacionales.

On the energetics of stratified turbulent mixing, irreversible thermodynamics, Boussinesq models and the ocean heat engine controversy

In this paper, the available potential energy (APE) framework of Winters et al. (J. Fluid Mech., vol. 289, 1995, p. 115) is extended to the fully compressible Navier– Stokes equations, with the aims of clarifying (i) the nature of the energy conversions taking place in turbulent thermally stratified fluids; and (ii) the role of surface buoyancy fluxes in the Munk & Wunsch (Deep-Sea Res., vol. 45, 1998, p. 1977) constraint on the mechanical energy sources of stirring required to maintain diapycnal mixing in the oceans. The new framework reveals that the observed turbulent rate of increase in the background gravitational potential energy GPEr , commonly thought to occur at the expense of the diffusively dissipated APE, actually occurs at the expense of internal energy, as in the laminar case. The APE dissipated by molecular diffusion, on the other hand, is found to be converted into internal energy (IE), similar to the viscously dissipated kinetic energy KE. Turbulent stirring, therefore, does not introduce a new APE/GPEr mechanical-to-mechanical energy conversion, but simply enhances the existing IE/GPEr conversion rate, in addition to enhancing the viscous dissipation and the entropy production rates. This, in turn, implies that molecular diffusion contributes to the dissipation of the available mechanical energy ME =APE +KE, along with viscous dissipation. This result has important implications for the interpretation of the concepts of mixing efficiency γmixing and flux Richardson number Rf , for which new physically based definitions are proposed and contrasted with previous definitions. The new framework allows for a more rigorous and general re-derivation from the first principles of Munk & Wunsch (1998, hereafter MW98)’s constraint, also valid for a non-Boussinesq ocean: G(KE) ≈ 1 − ξ Rf ξ Rf Wr, forcing = 1 + (1 − ξ )γmixing ξ γmixing Wr, forcing , where G(KE) is the work rate done by the mechanical forcing, Wr, forcing is the rate of loss of GPEr due to high-latitude cooling and ξ is a nonlinearity parameter such that ξ =1 for a linear equation of state (as considered by MW98), but ξ <1 otherwise. The most important result is that G(APE), the work rate done by the surface buoyancy fluxes, must be numerically as large as Wr, forcing and, therefore, as important as the mechanical forcing in stirring and driving the oceans. As a consequence, the overall mixing efficiency of the oceans is likely to be larger than the value γmixing =0.2 presently used, thereby possibly eliminating the apparent shortfall in mechanical stirring energy that results from using γmixing =0.2 in the above formula.

Very long chain n-3 polyunsaturated fatty acids in the food chain in the UK and the potential of animal-derived foods to increase intake

The very long chain (VLC) n-3 polyunsaturated fatty acids (PUFA), particularly eicosapentaenoic acid (EPA) and docosahexaenoic acid (DHA), are widely recognised to have beneficial effects on human health. However, recommended intakes of VLC n-3 PUFA (450 mg/day) are not being met by the diet in the majority of the population mainly because of low consumption of oil-rich fish. Current mean intake of VLC n-3 PUFA by adults is estimated to be about 282 mg/day with EPA and DHA contributing about 244 mg/day. Furthermore, the fact that only about 27% of adults eat any oil-rich fish (excluding canned tuna) and knowledge of the poor conversion of α-linolenic acid to EPA and DHA in vivo, particularly in men, leads to the need to review current dietary sources of these fatty acids. Animal-derived foods are likely to have an important function in increasing intake and studies have shown that feeding fish oils to animals can increase the EPA and DHA content of the resulting food products. This paper highlights the importance of examining current and projected consumption trends of meat and other animal products when exploring the potential impact of enriched foods by means of altering animal diets. When related to current food consumption data, potential dietary intakes of EPA+DHA from foods derived from animals fed enriched diets are calculated to be about 231 mg/day. If widely consumed, such foods could have a significant impact on progression of conditions such as cardiovascular disease. Consideration is also given to the sources of VLC n-3 PUFA in animal diets, with the sustainability of fish oil being questioned and the need to investigate the use of alternative dietary sources such as those of algal origin.

Lessons learnt about water use, harvesting, recycling and drainage

This Information Paper is the third in a four-part series that looks at the lessons learnt from the BRE Innovation Park concerning compliance with the Code for Sustainable Homes published in November 2006. It focuses on water use, harvesting, recycling and drainage. The other parts deal with: building fabric; energy sources, overheating and ventilation; architecture, construction and sourcing.

Performance of phase change material boards under natural convection

The high thermal storage capacity of phase change material (PCM) can reduce energy consumption in buildings through energy storage and release when combined with renewable energy sources, night cooling, etc. PCM boards can be used to absorb heat gains during daytime and release heat at night. In this paper, the thermal performance of an environmental chamber fitted with phase change material boards has been investigated. During a full-cycle experiment, i.e. charging–releasing cycle, the PCM boards on a wall can reduce the interior wall surface temperature during the charging process, whereas the PCM wall surface temperature is higher than that of the other walls during the heat releasing process. It is found that the heat flux density of the PCM wall in the melting zone is almost twice as large as that of ordinary wall. Also, the heat-insulation performance of a PCM wall is better than that of an ordinary wall during the charging process, while during the heat discharging process, the PCM wall releases more heat energy. The convective heat transfer coefficient of PCM wall surface calculated using equations for a normal wall material produces an underestimation of this coefficient. The high convective heat transfer coefficient for a PCM wall is due to the increased energy exchange between the wall and indoor air.

Flavanol monomer-induced changes to the human faecal microflora

We have investigated the bacterial-dependent metabolism of (-)-epicatechin and (+)-catechin using a pH-controlled, stirred, batch-culture fermentation system reflective of the distal region of the human large intestine. Incubation of (-)-epicatechin or (+)-catechin (150mg/l or 1000mg/l) with faecal bacteria, led to the generation of 5-(3,4'-dihydroxyphenyl)-gamma-valerolactone, 5-phenyl-gamma-valerolactone and phenylpropionic acid. However, the formation of these metabolites from (+)-catechin required its initial conversion to (+)-epicatechin. The metabolism of both flavanols occurred in the presence of favourable carbon sources, notably sucrose and the prebiotic fructo-oligosaccharides, indicating that bacterial utilisation of flavanols also occurs when preferential energy sources are available. (+)-Catechin incubation affected the growth of select microflora, resulting in a statistically significant increase in the growth of the Clostridium coccoides-Eubacterium rectale group, Bifidobacterium spp. and Escherichia coli, as well as a significant inhibitory effect on the growth of the C. histolyticum group. In contrast, the effect of (-)-epicatechin was less profound, only significantly increasing the growth of the C. coccoides-Eubacterium rectale group. These potential prebiotic effects for both (+)-catechin and (-)-epicatechin were most notable at the lower concentration of 150 mg/l. As both (-)-epicatechin and (+)-catechin were converted to the same metabolites, the more dramatic change in the growth of distinct microfloral populations produced by (+)-catechin incubation may be linked to the bacterial conversion of (+)-catechin to (+)-epicatechin. Together these data suggest that the consumption of flavanol-rich foods may support gut health through their ability to exert prebiotic actions.