Encapsulation of phase change materials using rice-husk-char

This paper explored a new approach to prepare phase change microcapsules using carbon-based particles via Pickering emulsions for energy storage applications. Rice-husk-char, a by-product in biofuel production, containing 53.58 wt% of carbon was used as a model carbon-based material to encapsulate hexadecane. As a model phase change material, hexadecane was emulsified in aqueous suspensions of rice-husk-char nanoparticles. Water soluble polymers poly(diallyldimethyl-ammonium chloride) and poly(sodium styrene sulfonate) were used to fix the rice-husk-char nanoparticles on the emulsion droplets through layer-by-layer assembly to enhance the structural stability of the microcapsules. The microcapsules formed are composed of a thin shell encompassing a large core consisting of hexadecane. Thermal gravimetrical and differential scanning calorimeter analyses showed the phase change enthalpy of 80.9 kJ kg−1 or 120.0 MJ m−3. Design criteria of phase change microcapsules and preparation considerations were discussed in terms of desired applications. This work demonstrated possible utilisations of biomass-originated carbon-based material for thermal energy recovery and storage applications, which can be a new route of carbon capture and utilisation.

Analysis of the signal transduction in the hawk moth Manduca sexta

Fliegende Insekten orientieren sich in ihrer Umwelt mit Hilfe ihres hoch entwickelten olfaktorischen Systems. Es ermöglicht ihnen das Auffinden geeigneter Futter- und Eiablageplätze und ist unverzichtbar bei der innerartlichen Kommunikation. Der Geruchssinn muss dabei gleichzeitig sehr schnell und sensitiv sein um selbst geringste Mengen, z.B. des arteigenen Sexualpheromons, wahrnehmen zu können. Spezifische olfaktorische Rezeptoren (ORs) zur Detektion dieser Duftstoffe werden zusammen mit einem hoch konservierten Co-Rezeptor (Orco) in olfaktorischen Rezeptorneuronen (ORNs) auf den Insektenantennen exprimiert. Sie gehören zu den 7 Transmembran Rezeptoren, zeigen jedoch eine invertierte Membrantopologie im Vergleich zu den ORs der Vertebraten. Darüber hinaus bildet der OR/Orco-Komplex einen spontanaktiven Kationenkanal, die Bindung an ein G Protein ist allerdings umstritten. Daher ist noch ungeklärt, ob die Duftstoffbindung zu einer ionotropen Aktivierung des OR/Orco Kanals führt oder ob metabotrope Mechanismen die Bildung von zyklischem Adenosinmonophosphat (cAMP) oder Inositol 1,4,5-trisphosphat (IP3) bewirken. Mit Hilfe von extrazellulären Ableitungen einzelner Trichoidsensillen (tip recordings) auf den Antennen männlicher Manduca sexta wurde die Rolle von Orco sowie die Beteiligung einer Phospholipase Cβ (PLCβ)-abhängigen Transduktionskaskade untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass die durch VUAA1 induzierte Spontanaktivität der ORNs durch OLC15 inhibiert und Orco somit kompetitiv gehemmt wurde. Eine Inhibition von Orco sollte die Antwort auf kurze Pheromonpulse sofort reduzieren, sollte die Transduktion über die Aktivierung des OR/Orco Kanals erfolgen. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigten jedoch keine Beeinflussung der primären Pheromonantwort, vielmehr wurde die späte, langanhaltende Antwort reduziert. Die ebenfalls als Orco-Antagonisten charakterisierten Amiloride MIA und HMA beeinflussen offensichtlich weitere Ziele, da eine substanz- und zeitgeberzeitabhängige Reduzierung der primären Antwort auftrat. Zusätzlich wurde die primäre Pheromonantwort durch die Inhibierung der PLCβ und der Proteinkinase C (PKC), sowie durch die Verwendung zweier Diacylglycerol (DAG)- Derivate signifikant beeinflusst. Hierbei zeigte die Inhibierung von PLCβ und PKC zeitgeberzeitabhängige Unterschiede in der Stärke der Antwortreduktion. Auch die Applikation des DAG-Derivates DOG reduzierte die Pheromonantwort, während die Zugabe von OAG die ORN Aktivität steigern oder reduzieren konnte, abhängig von der verwendeten Derivatkonzentration und der Pheromonkonzentration. Die Ergebnisse dieser Arbeit deuten somit auf einen metabotropen, sehr wahrscheinlich PLCβ-abhängigen Mechanismus für die Pheromontransduktion bei Manduca sexta.

Agricultural microcredit and technical efficiency: The case of smallholder rice farmers in Northern Ghana

In the current study, we compared technical efficiency of smallholder rice farmers with and without credit in northern Ghana using data from a farm household survey. We fitted a stochastic frontier production function to input and output data to measure technical efficiency. We addressed self-selection into credit participation using propensity score matching and found that the mean efficiency did not differ between credit users and non-users. Credit-participating households had an efficiency of 63.0 percent compared to 61.7 percent for non-participants. The results indicate significant inefficiencies in production and thus a high scope for improving farmers’ technical efficiency through better use of available resources at the current level of technology. Apart from labour and capital, all the conventional farm inputs had a significant effect on rice production. The determinants of efficiency included the respondent’s age, sex, educational status, distance to the nearest market, herd ownership, access to irrigation and specialisation in rice production. From a policy perspective, we recommend that the credit should be channelled to farmers who demonstrate the need for it and show the commitment to improve their production through external financing. Such a screening mechanism will ensure that the credit goes to the right farmers who need it to improve their technical efficiency.

The Use of Multi-Criteria Decision Analysis in Performing Alternatives Assessment and Comparative Risk Analysis: The Case Study of Codling Moth Pesticides

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-08

Salicaceae Endophytes: Growth Promotion Potential in Rice (Oryza sativa L.) and Maize (Zea mays L.) and Bio-Control of Plant Pathogen

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-08

Innovating at the margins: the System of Rice Intensification in India and transformative social innovation

I explore transformative social innovation in agriculture through a particular case of agroecological innovation, the System of Rice Intensification (SRI) in India. Insights from social innovation theory that emphasize the roles of social movements and the reengagement of vulnerable populations in societal transformation can help reinstate the missing “social” dimension in current discourses on innovation in India. India has a rich and vibrant tradition of social innovation wherein vulnerable communities have engaged in collective experimentation. This is often missed in official or formal accounts. Social innovations such as SRI can help recreate these possibilities for change from outside the mainstream due to newer opportunities that networks present in the twenty-first century. I show how local and international networks led by Civil Society Organizations have reinterpreted and reconstructed game-changing macrotrends in agriculture. This has enabled the articulation and translation of an alternative paradigm for sustainable transitions within agriculture from outside formal research channels. These social innovations, however, encounter stiff opposition from established actors in agricultural research systems. Newer heterogeneous networks, as witnessed in SRI, provide opportunities for researchers within hierarchical research systems to explore, experiment, and create newer norms of engagement with Civil Society Organizations and farmers. I emphasize valuing and embedding diversity of practices and institutions at an early stage to enable systems to be more resilient and adaptable in sustainable transitions.