Italští vědci studovali výhody nenápadného artyčoku z Jeruzaléma. Ukazuje se, že se jedná o druh nezbytné kultury pro výrobu obnovitelné energie.
Ve své vědecké práci tým italských vědců z Fakulty zemědělských a lesnických věd (DAFNE) na University of Tushia vysvětluje, proč je artyčok Jeruzalém tak dobrý a důležitý.
Biopaliva se v poslední době stala strategickým směrem ke snižování emisí z vozidel. Současně je však výroba biopaliv stále častěji zmiňována v souvislosti se svými negativními důsledky, protože hlavní plodiny pro tyto účely, jako jsou například řepka, pšenice nebo sója, vyžadují zemědělské postupy s vysokou intenzitou a úrodné půdy. (Biopaliva jsou energetické zdroje založené na uhlíku pocházející z biologického materiálu).
Zatímco Evropská komise nedávno klasifikovala biopaliva jako produkt s nízkou mírou nepřímých změn ve využívání půdy, získávala z plodin pěstovaných na okrajových půdách s malým využitím zdrojů.
Z tohoto důvodu může jen několik plodin v Evropě dosáhnout těchto výnosů vysokých výnosů.
Artyčok Jeruzalém je krmivo pro zemědělská zvířata, biopalivo a dokonce i ovocné pivo.
Z tohoto hlediska artyčok Jeruzaléma (Helianthus tuberosus L.) je samozřejmě druh, který si zaslouží pozornost, protože má všechny atributy nezbytné k dosažení cílů aktualizované směrnice EU o obnovitelných zdrojích energie (RED II).
Artyčok Jeruzaléma je široce přizpůsoben různorodému a často nízkému výnosu pro jiné plodiny a má vysokou přizpůsobivost.
Je to víceúčelová plodina používaná pro lidskou spotřebu (přímo v hlízách nebo pro sladidla), pro farmaceutické účely, pro výrobu biomasy a bioenergie (bioethanol a bioplyn).
Kromě toho, podobně jako u jiných rostlin Asteraceae, jako je čekanka a světlice, artyčok z Jeruzaléma má potenciál jako krmná plodina.
Zajímavé je, že díky inovacím v pivovarnickém průmyslu se hlízy používají k výrobě sladkého a ovocného piva.
Stonky a hlízy artyčoků z Jeruzaléma se vyznačují vysokým obsahem inulinu s potenciálem produkovat ethanol pro použití jako biopalivo.
Zejména organické sloučeniny (jako je inulin a celulóza) a cukry se zpracovávají za účelem výroby ethanolu fermentací a destilací.
Za posledních 20 let byla vykonána významná práce na zlepšení přeměny biomasy na palivo. Biopaliva první generace (bioethanol a bionafta pocházející z potravinářských plodin) se však extrahují pouze z několika plodin s různou účinností při přeměně slunečního záření na chemickou energii (biomasa).
Zejména jsou surovinami pro biopaliva hlavně řepka olejná, olejové palmy a sója pro bionaftu; a cukrová třtina, kukuřice, cukrová řepa a sladké čirok pro bioethanol.
Kromě toho ne všechna biomasa je vhodná ke sběru (tj. Biomasa vegetace pod zemí obvykle zůstává v půdě), takže se snižuje sekvestrace uhlíku a zvyšuje se neefektivita zpracování.
Z těchto důvodů se očekává, že rostlinné druhy pro systémy nové generace pro výrobu biopaliv překonají některá z těchto omezení, zejména pokud mají produktivní podzemní biomasu (tj. Kořeny nebo hlízy).
Navíc vzhledem k tomu, že intenzivní využívání zemědělské půdy již bylo zavedeno ve většině regionů světa, musí být bioenergetické plodiny ekologicky udržitelné, aby se předešlo dalšímu zatížení zemědělské biologické rozmanitosti, půdy a vodních zdrojů.
Vědci hledají bioenergetické plodiny budoucnosti
Výzkum se zaměřuje na energetické systémy z nové generace biopaliv s menším dopadem na životní prostředí, vyšší produktivitou a vyšší návratností investic, jakož i s ohledem na sníženou hospodářskou soutěž o využívání půdy s potravinovými a krmivovými plodinami.
Lignocelulózová biomasa z izolovaných bioenergetických plodin a zemědělského odpadu je považována za udržitelný zdroj pro výrobu bioenergie, ale hydrolýza pomocí celulózových enzymů je pracnější a nákladnější metodou než použití biomasy ze škrobu nebo melasy.
V tomto ohledu patří mezi nejatraktivnější systémy biopaliv nové generace zajímavé řasy a artyčoky z Jeruzaléma, které produkují hlízy, které lze také pěstovat a sklízet pomocí stávající infrastruktury a mechanismů používaných pro podobné plodiny (hlízovité rostliny).
Proč jeruzalémský artyčok opravdu potřebuje Evropu
Mezi vlastnosti, které činí z artyčoků z Jeruzaléma cennou energetickou plodinu, patří: rychlý růst, vysoký obsah uhlohydrátů, odpovídající celková suchá hmota na jednotku plochy, schopnost používat odpadní vodu bohatou na živiny, odolnost vůči patogenům / tolerance, schopnost snadno růst s minimálními externími výrobními náklady a na okrajových zemích.
Tento poslední aspekt slibuje, že bude klíčem k budoucnosti biopaliv v Evropě.
Jak stanoví revidovaná směrnice o obnovitelných zdrojích energie (RED) přijatá Evropským parlamentem a Radou (směrnice 2018/2001), Evropská komise nedávno přijala akt v přenesené pravomoci, který stanoví kritéria pro stanovení důležitých nepřímých změn ve využívání půdy.
ILUC je nebezpečná surovina s významným nepřímým rozšířením produkčního prostoru na zemi s vysokými zásobami uhlíku a certifikací nízkorizikových ILUC biopaliv, biofluidů a paliv z biomasy.
Certifikace může být udělena, pokud palivo splňuje následující kumulativní kritéria:
i) splnění kritérií udržitelnosti, což znamená, že suroviny lze pěstovat pouze na nevyužívané půdě, která není bohatá na uhlík;
ii) použití dalších surovin v důsledku opatření ke zvýšení produktivity na již využívané půdě nebo pěstování plodin na plochách, které dříve nebyly využívány k pěstování plodin (nevyužívaná půda), za předpokladu, že byla půda opuštěna nebo silně znehodnocena, nebo pěstuje drobný farmář;
iii) přesvědčivé důkazy o splnění předchozích dvou kritérií.
Je zřejmé, že v souladu s požadavky směrnice musí takové dodatečné suroviny splňovat požadavky na výrobu nízkorizikových paliv, pouze pokud jsou získávány udržitelným způsobem.
Z tohoto důvodu je artyčok Jeruzalém slibným kandidátem, který může snadno nahradit plodiny, jako je kukuřice a cukrová řepa.
Rychle rostoucí biomasa pro biopaliva
Kinetika růstu rostlinných částí naznačuje jeho schopnost produkovat optimální plodiny v Evropě.
Dvě třetiny až tři čtvrtiny sušiny vzduchu představují stonky a větve, zatímco listy a květy obsahují nižší procento. Podíl distribuce suché hmotnosti je vysoce závislý na mnoha faktorech: rozmanitost, doba výsadby, klimatické podmínky a podmínky růstu.
Více než 50% celkové hmotnosti rostlin je ve stonku.
K zastavení růstu existují dvě fáze. Během prvních pěti měsíců je pozorováno lineární zvýšení výšky a hmotnosti stonku. Po tomto období výška stonku dosáhne svého maxima a zůstává nezměněna a jeho hmotnost klesá.
Maximální výška a hmotnost rostliny se liší v závislosti na podmínkách prostředí a genotypu. U raných odrůd dosahuje konečná výška 140 cm, zatímco u pozdějších odrůd je konečná výška asi 280 cm.
V důsledku toho bylo na konci vegetačního období množství sušiny ve stoncích pozdních odrůd přibližně dvakrát vyšší než u časných odrůd. Celková biomasa odrůd pozdního zrání je tedy vyšší než biomasa odrůd raného zrání. Modelování ukázalo, že v pozdějších odrůdách umožňuje delší zachování optimální plochy listů lepší absorpci sušiny.
Bezproblémové artyčoky Jeruzaléma
Díky své odolnosti vůči suchu a salinizaci může být artyčok Jeruzalém pěstován v půdách nevhodných pro jiné kořenové plodiny a hlízy. Roste dobře v půdách s pH 4,4 až 8,6.
Pokud těžká hlína a hydromorfní půda mohou sklízet hlízy, může být za těchto podmínek pěstován artyčok z Jeruzaléma tak, aby produkoval stonky.
Obecně platí, že výnos, velikost a tvar hlíz závisí na typu půdy. Zatímco lehké hlinité půdy produkují velké hlízy, těžké půdy poskytují dobré výnosy sucha díky lepším vlastnostem jílovitých půd zadržujících vlhkost.
Pokud jde o teplotu kultivace, pro většinu odrůd topinambur Jerusalem je nutné vegetační období nejméně 125 dnů bez mrazu.
Obecně jsou pro získání optimálního výtěžku požadovány kultivační teploty v rozmezí 6–26 ° C.
Rostlina má mírnou odolnost proti mrazu. Během počátečního růstu plodina toleruje teploty až do -6 ° C, i když nízké teploty způsobují chlorózu listů. Pokud jde o podzimní sklizeň, mrazy od -2,8 ° C do -8,4 ° C spouštějí mechanismus aklimatizace hlíz do chladu. To zlepšuje jejich chuť díky přeměně inulinu na fruktózu.
V přirozeném prostředí některé organismy (mikroorganismy, hmyz a savci) interagují s rostlinami artyčoků v Jeruzalémě, včetně šesti různých rodin včel a čmeláků.
Na artyčoku Jeruzaléma bylo zaznamenáno mnoho fytofágů a mikroorganismů, ale velmi mnoho z nich může kulturu vážně poškodit.
Obecně je letecká část rostliny méně náchylná k chorobám, zatímco hlízy během pozdního růstu a skladování jsou citlivější. Nejškodlivějšími patogeny jsou Sclerotinia sclerotiorum a Sclerotinia rolfsii, které způsobují hnilobu.
První je podporován nadměrným dusíkatým hnojivem, nízkým pH půdy nebo hydromorfními půdami a druhý je vlhkostí kombinovanou s vysokými teplotami.
Způsobila také rez Puccinia helianthia plísní způsobených Erisyphe chicoracearum, ovlivňují artyčoky Jeruzaléma, ale nejsou schopny omezit výnos, jako jsou skvrny listů způsobené Alternaria helianthi.
Při skladování hlíz, zejména pokud jsou během sklizně poškozeny, choroby způsobené Botrytis cinerea, Rhizopus nigricans, Fusarium и Pennicillum spp.. Zmrazovací postupy však tyto nemoci účinně kontrolují.
Pokud jde o hmyz, jedná se hlavně o mšice, ale jejich účinek je zanedbatelný.
Rostlina je otužilá a silná, takže topinambur z Jeruzaléma se může stát velmi konkurenčním plevelem. Stejně jako u ostatních rychle rostoucích plevelů je boj proti nim nezbytný pouze při setí, dokud se vrchlík nezavře. Lze použít jak chemické, tak mechanické (vrchní obvaz, uvolnění atd.) Plevel.
Jakmile se topinambur usadil na poli, je docela obtížné odstranit, protože hlízy nebo jejich části zůstávají v zemi a zimují dobře v půdě.
Výběr artyčoku z Jeruzaléma
Cenné biologické a biochemické vlastnosti artyčoku Jeruzaléma jsou základem jeho univerzálního použití v potravinářském a průmyslovém průmyslu, což vyžaduje genetické zlepšení plodiny.
Hlavním zaměřením při výběru je výnos hlíz a obsah inulinu pro potraviny a krmiva a v poslední době se pozornost zaměřuje na budování biomasy pro výrobu biopaliv.
Avšak vzhledem k tradičně omezenému používání artyčoku z Jeruzaléma bylo doposud v chovu dosaženo jen malého pokroku. Investice do vývoje chovu jsou také nestálé a závisí na poptávce průmyslníků v každé zemi.
Oživení zájmu o artyčoky v Jeruzalémě v 1970. a 1980. letech XNUMX. století, spojené s energetickou krizí a nedostatkem potravin, povzbudilo koordinovanější a intenzivnější opatření k vývoji nových odrůd pro uspokojení vznikajících potřeb.
Od té doby došlo k výraznému rozšíření obdělávaných ploch, zejména v poslední dekádě v asijských zemích.
Vzhledem k současné změně klimatu, potřebě nalézt nové udržitelné zdroje energie a zmenšení oblastí určených k produkci potravin se zdá, že investice do výběru artyčoku z Jeruzaléma jsou do značné míry odůvodněné.
USA mohou být také zajímavé artyčoky Jeruzaléma
Nejběžnějšími plodinami používanými při výrobě ethanolu jsou doposud kukuřice, cukrová třtina, sladký čirok a cukrová řepa. Tyto druhy však závisí na úrodné zemědělské půdě a zpravidla potřebují značné vnější zdroje (tj. Vodu, pesticidy, hnojiva), aby dosáhly vysokých výnosů.
Spojené státy a Brazílie jsou největšími producenty bioetanolového paliva na světě. V roce 84 představovaly asi 2018% celosvětové produkce bioethanolu.
Obiloviny a cukrová třtina jsou v těchto zemích dominantní surovinou pro výrobu ethanolu.
Očekává se, že výroba etanolu v roce 2027 bude představovat 15 a 18% světové produkce kukuřice a cukrové třtiny.
Spojené státy americké jako Evropa používají hlavně kukuřičný a pšeničný škrob k výrobě bioethanolu, zatímco cukrová třtina se zpracovává v Brazílii. Obecně má cukrová třtina vyšší výtěžnost ethanolu než kukuřice a jiné plodiny, jako je artyčok Jeruzaléma.
Cukrová třtina je však ideální v tropických a subtropických oblastech, ale ne v mírném podnebí. Proto může tominabur zaujmout své místo vedle kukuřice při výrobě amerického ethanolu.