Italijanski naučnici proučavali su prednosti nepretenciozne artičoke iz Jerusalima. Ispostavilo se da je ovo vrsta jednostavno nezamjenjive kulture za proizvodnju obnovljive energije.
U svom naučnom radu, tim italijanskih naučnika sa Fakulteta za poljoprivredne i šumarske nauke (DAFNE), Univerziteta u Tuscii, objašnjava zašto je artičoka iz Jeruzalema tako dobra i važna.
U posljednje vrijeme biogoriva su postala strateški fokus za smanjenje emisija vozila. Ali u isto vrijeme, proizvodnja biogoriva sve se više govori u kontekstu njenih negativnih posljedica, budući da su glavni usjevi za ove svrhe, poput, recimo, repice, pšenice ili soje, potrebni vrlo intenzivni poljoprivredni postupci i plodno tlo, napominju autori. (Biogoriva su izvori energije na bazi ugljika koji potiču iz biološkog materijala.)
Dok je Komisija EU nedavno klasifikovala biogoriva kao proizvod s niskim nivoom indirektnih promjena u namjeni zemljišta, izveden iz usjeva uzgajanih na marginalnim zemljištima uz malo učešća resursa.
Iz tog razloga, samo nekoliko usjeva u Evropi može postići visoke prinose s tim zahtjevima.
Artičoka je hrana za životinje, biogorivo, pa čak i voćno pivo.
S ove točke gledišta, artičoka iz Jeruzalema (Helianthus tuberosus L.) je definitivno vrijedna vrsta, jer ima sve atribute potrebne za postizanje ciljeva ažurirane Direktive EU o obnovljivoj energiji (RED II).
Artičoka je široko prilagođena raznovrsnom i često slabo rodnom okruženju za ostale usjeve i vrlo je prilagodljiva.
To je višenamjenska kultura koja se koristi za prehranu ljudi (direktno u krtolama ili za dobivanje zaslađivača), u farmaceutske svrhe, za proizvodnju biomase i bioenergije (bioetanol i bioplin).
Takođe, slično ostalim biljkama asteraceaepoput cikorije i šafranike, artičoka ima potencijal kao krmna kultura.
Zanimljivo je da se, zahvaljujući inovacijama u pivarskoj industriji, gomolji koriste za proizvodnju slatkog i voćnog piva.
Stabljike i gomolji artičoke imaju visoku koncentraciju inulina s potencijalom da proizvode etanol za upotrebu kao biogorivo.
Organska jedinjenja (poput inulina i celuloze) i šećeri posebno se prerađuju da bi se fermentacijom i destilacijom proizveo etanol.
U proteklih 20 godina učinjen je značajan rad na poboljšanju pretvorbe biomase u gorivo. Međutim, prva generacija biogoriva (bioetanol i biodizel dobijeni iz prehrambenih usjeva) dobijaju se od samo nekoliko usjeva sa različitom efikasnošću u pretvaranju sunčevog zračenja u hemijsku energiju (biomasa).
Konkretno, sirovine za biogoriva uglavnom su repica, uljane palme i soja za biodizel; i šećerna trska, kukuruz, šećerna repa i slatki sirk za bioetanol.
Pored toga, nije sva biomasa za sakupljanje (tj. Biomasa vegetacijskog pokrivača pod zemljom obično ostaje u tlu), pa se tako smanjuje neto sekvestracija ugljenika i povećavaju neefikasnosti obrade.
Iz tih razloga se očekuje da će biljne vrste za sisteme za proizvodnju biogoriva sljedeće generacije prevladati neka od ovih ograničenja, posebno ako imaju produktivnu podzemnu biomasu (tj. Korijenje ili gomolje).
Uz to, s obzirom da je intenzivno korištenje poljoprivrednog zemljišta već uspostavljeno u većini svjetskih regiona, bioenergetski usjevi moraju biti ekološki održivi kako bi se izbjegao dodatni pritisak na poljoprivrednu biološku raznolikost, tlo i vodene resurse.
Naučnici traže bioenergetske usjeve za budućnost
Istraživanje je usmjereno na energetske sisteme sljedeće generacije s manjim utjecajem na okoliš, većom produktivnošću i većim povratom ulaganja, te sa manje konkurencije za korištenje zemljišta za hranu i stočnu hranu.
Lignocelulozna biomasa iz izoliranih bioenergetskih usjeva i poljoprivrednog otpada smatra se održivim resursom za proizvodnju bioenergije, ali hidroliza upotrebom celulolitičkih enzima radno je zahtjevnija i skuplja od biomase na bazi škroba ili melase.
S tim u vezi, među najatraktivnijim sistemima biogoriva sljedeće generacije su alge i topinambur, koji proizvode gomolj koji se također može uzgajati i brati koristeći postojeću infrastrukturu i mehanizme koji se koriste za slične usjeve (biljke gomolja).
Zašto je artičoka zaista potrebna Evropi?
Karakteristike koje čine topinambur vrijednom energetskom kulturom uključuju: brzi rast, visok sadržaj ugljikohidrata, odgovarajuću ukupnu suhu tvar po jedinici površine, sposobnost korištenja otpadnih voda bogatih hranjivim tvarima, otpornost / toleranciju na patogene, sposobnost lakog rasta uz minimalne vanjske troškove proizvodnje i na marginalnim zemljištima.
Ovaj posljednji aspekt obećava da će biti ključan za budućnost biogoriva u Evropi.
Kao što je predviđeno revidiranom Direktivom o obnovljivoj energiji (RED) koju su usvojili Europski parlament i Vijeće (Direktiva 2018/2001), Komisija EU nedavno je usvojila delegirani akt kojim se utvrđuju kriteriji za utvrđivanje važnih indirektnih promjena u namjeni zemljišta.
ILUC je opasna sirovina sa značajnim indirektnim širenjem proizvodnog prostora na zemljištu s visokim rezervama ugljika i certificiranjem ILUC biogoriva, biotečnosti i goriva od biomase s malim rizikom.
Certifikat se može dati ako gorivo udovoljava sljedećim kumulativnim kriterijima:
(i) ispunjavanje kriterija održivosti, što znači da se sirovine mogu uzgajati samo na neiskorištenom zemljištu koje nije bogato ugljikom;
(ii) upotreba dodatnih sirovina kao rezultat mjera za povećanje produktivnosti na već korištenom zemljištu ili uzgoju usjeva na površinama koje prethodno nisu korištene za uzgoj usjeva (neiskorišteno zemljište), pod uvjetom da je zemljište napušteno ili ozbiljno degradirano ili je usjev bio uzgaja ga mali vlasnik;
(iii) uvjerljivi dokazi da su prethodna dva kriterija ispunjena.
Očito, u skladu sa zahtjevima Direktive, takva dodatna sirovina mora ispunjavati zahtjeve za proizvodnju goriva s malim rizikom samo ako je dobivena na održiv način.
Iz tog razloga, artičoka iz Jeruzalema perspektivan je kandidat koji može lako zamijeniti usjeve poput kukuruza i šećerne repe.
Brzo rastuća biomasa za biogoriva
Kinetika rasta dijelova biljke ukazuje na njenu sposobnost da proizvede optimalan usjev u Evropi.
Od dvije trećine do tri četvrtine suve materije zraka predstavljaju stabljike i grane, dok lišće i cvijeće sadrže manji postotak. Udio raspodjele suve mase uvelike ovisi o mnogim čimbenicima: sorti, vremenu sadnje, klimatskim uvjetima i uvjetima uzgoja.
Više od 50% ukupne biljne mase nalazi se u stabljici.
Postoje dvije faze rasta stabljike. Tokom prvih pet mjeseci, došlo je do linearnog povećanja visine i težine stabljike. Nakon tog razdoblja visina stabljike doseže svoj maksimum i ostaje nepromijenjena, dok se masa smanjuje.
Maksimalni rast i težina biljaka variraju u zavisnosti od uslova okoline i genotipa. U ranim sortama konačna visina dostiže 140 cm, dok u kasnijim sortama konačna visina iznosi oko 280 cm.
Zbog toga je na kraju vegetacijske sezone količina suve materije u stabljikama kasnih sorti bila približno dvostruko veća od količine ranih sorti. Dakle, ukupna biomasa kasno sazrijevajućih sorti veća je od one kod rano sazrijevajućih sorti. Modeliranje je pokazalo da kod kasnih sorti duže očuvanje optimalne površine lista omogućava bolju apsorpciju suve materije.
Artičoka bez problema
Zbog otpornosti na sušu i slanost, artičoka se može uzgajati na tlima neprikladnim za ostale korijenske usjeve i gomolje. Dobro uspijeva na tlima s pH od 4,4 do 8,6.
Ako teška glinovita i hidromorfna tla mogu otežati berbu gomolja, artičoka se može uzgajati za proizvodnju stabljika.
Općenito, prinos, veličina i oblik gomolja ovise o vrsti tla. Dok lagana ilovasta tla daju velike gomolje, teška tla daju dobre prinose u uvjetima suše zbog boljih svojstava glinenih tla u zadržavanju vode.
Što se tiče temperature rasta, za većinu sorti artičoke potrebna je sezona vegetacije od najmanje 125 dana bez mraza.
Generalno, rastuće temperature u rasponu od 6-26 ° C potrebne su za optimalan prinos.
Biljka je umjereno otporna na mraz. Tijekom ranog rasta, usjev podnosi temperature i do -6 ° C, iako niske temperature uzrokuju klorozu lišća. Što se tiče jesenske berbe, mrazovi od -2,8 ° C do -8,4 ° C pokreću mehanizam aklimatizacije gomolja na hladnoću. Ovo poboljšava njihov ukus pretvaranjem inulina u fruktozu.
U prirodnom okruženju nekoliko organizama (mikroorganizmi, insekti i sisari) komunicira sa biljkama artičoke, uključujući šest različitih porodica pčela i bumbara.
O artičoki je zabilježeno mnogo fitofaga i mikroorganizama, ali vrlo malo njih može ozbiljno oštetiti kulturu.
Općenito, zračni dio biljke manje je podložan bolestima, dok su gomolji osjetljiviji tijekom kasnog rasta i skladištenja. Najštetniji patogeni mikroorganizmi su Sclerotinia sclerotiorum i Sclerotinia rolfsii, koji uzrokuju truljenje.
Prvoj pogoduje prekomjerna gnojidba azotom, niskim pH tla ili hidromorfna tla, a drugoj vlaga u kombinaciji s visokim temperaturama.
Također rđu uzrokovanu Puccinia helianthii pepelnice uzrokovane Erisyphe chicoracearum, utječu na artičoku, ali nisu u mogućnosti ograničiti prinos, kao ni pjegavost lista zbog Alternaria helianthi.
Kada se gomolji čuvaju, posebno kada su oštećeni tokom berbe, bolesti uzrokovane Botrytis cinerea, Rhizopus nigricans, Fusarium и Pennicillum spp.... Međutim, postupci smrzavanja efikasno kontroliraju ove bolesti.
Što se tiče insekata, to su uglavnom lisne uši, ali njihov utjecaj je beznačajan.
Biljka je izdržljiva i jaka, pa artičoka iz Jeruzalema može sama postati vrlo konkurentni korov. Za ostale brzo rastuće korove kontrola je potrebna samo tokom sjetve prije zatvaranja krošnje. Možete koristiti i hemijsko i mehaničko (prihranjivanje, rastresanje, itd.) Uklanjanje korova.
Nakon što se artičoka slegne u polje, prilično je teško ukloniti je, jer gomolji ili njihovi dijelovi ostaju u zemlji i dobro zimuju u tlu.
Izbor artičoke iz Jerusalima
Vrijedna biološka i biokemijska svojstva artičoke u osnovi su njene univerzalne upotrebe u prehrambenoj i industrijskoj industriji, što zahtijeva genetsko poboljšanje prinosa.
Glavni fokus uzgoja je na prinosu gomolja i sadržaju inulina za hranu i hranu za životinje, a u novije vrijeme i na rastu biomase za proizvodnju biogoriva.
Međutim, zbog tradicionalno ograničene upotrebe artičoke, do danas nije postignut mali napredak u uzgoju. Ulaganje u razvoj uzgajanja je takođe nestabilno i ovisi o potražnji industrije u svakoj zemlji.
Oživljavanje zanimanja za artičoku iz 1970-ih i 1980-ih, povezano s energetskom krizom i nestašicom hrane, potaklo je nadu da se mogu preduzeti koordiniranije i intenzivnije akcije za razvoj novih sorti koje udovoljavaju novim potrebama.
Od tada je došlo do značajnog povećanja površina pod usjevima, posebno u posljednjoj deceniji i u azijskim zemljama.
S obzirom na trenutne klimatske promjene, potrebu za pronalaženjem novih održivih izvora energije i smanjenje površina za proizvodnju hrane, ulaganje u uzgoj artičoke u velikoj mjeri je opravdano.
Amerika bi takođe mogla biti zainteresirana za topinambur
Daleko najčešće kulture koje se koriste za proizvodnju etanola su kukuruz, šećerna trska, slatki sirk i šećerna repa. Međutim, ove vrste ovise o plodnom poljoprivrednom zemljištu i općenito zahtijevaju značajne vanjske resurse (tj. Vodu, pesticide, gnojiva) kako bi postigle visoke prinose.
Sjedinjene Države i Brazil najveći su svjetski proizvođači bioetanolskih goriva. Oni su činili oko 84% globalne proizvodnje bioetanola u 2018. godini.
Žitarice i šećerna trska su dominantne sirovine za proizvodnju etanola u ovim zemljama.
Očekuje se da će proizvodnja etanola 2027. godine činiti 15% i 18% svjetske proizvodnje kukuruza i šećerne trske.
Sjedinjene Države, poput Evrope, za proizvodnju bioetanola koriste uglavnom kukuruzni i pšenični škrob, dok Brazil obrađuje šećernu trsku. Generalno, šećerna trska ima veći prinos etanola od kukuruza i drugih usjeva kao što je artičoka.
Međutim, šećerna trska idealna je u tropskim i suptropskim klimama, ali ne i u umjerenim. Stoga Tominabur može zauzeti mjesto pored kukuruza u proizvodnji američkog etanola.