Talijanski su znanstvenici proučavali blagodati nepretenciozne artičoke u Jeruzalemu. Ispada da je ovo svojevrsna jednostavno nezamjenjiva kultura za proizvodnju obnovljive energije.
U svom znanstvenom radu tim talijanskih znanstvenika s Fakulteta poljoprivrednih i šumarskih znanosti (DAFNE) Sveučilišta u Tuscii objašnjava zašto je artičoka iz Jeruzalema tako dobra i važna.
U posljednje vrijeme biogoriva su postala strateški fokus za smanjenje emisija vozila. No istodobno se na proizvodnju biogoriva sve češće govori u kontekstu njezinih negativnih posljedica, budući da su glavni usjevi za te svrhe, poput, recimo, repice, pšenice ili soje, potrebni vrlo intenzivni poljoprivredni postupci i plodno tlo, napominju autori. (Biogoriva su izvori energije koji se temelje na ugljiku i dobiveni su iz biološkog materijala.)
Dok je Komisija EU nedavno klasificirala biogoriva kao proizvod s niskim razinama neizravnih promjena u namjeni zemljišta, dobiven iz usjeva uzgajanih na rubnim zemljištima s malo sudjelovanja u resursima.
Iz tog razloga, samo nekoliko usjeva u Europi može postići visoke prinose s tim zahtjevima.
Artičoka je stočna hrana, biogorivo, pa čak i voćno pivo.
S ovog gledišta, artičoka iz Jeruzalema (Helianthus tuberosus L.) je svakako vrijedna vrsta jer ima sve atribute potrebne za postizanje ciljeva ažurirane EU Direktive o obnovljivoj energiji (RED II).
Artičoka je široko prilagođena raznolikom i često slabo rodnom okruženju za ostale usjeve i vrlo je prilagodljiva.
To je višenamjenska kultura koja se koristi za prehranu ljudi (izravno u gomoljima ili za dobivanje zaslađivača), u farmaceutske svrhe, za proizvodnju biomase i bioenergije (bioetanol i bioplin).
Također, 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 u Jeruzalemu sadrže puno inulina s potencijalom da proizvode etanol za upotrebu kao biogorivo.
Organski spojevi (poput inulina i celuloze) i šećeri posebno se prerađuju kako bi fermentacijom i destilacijom nastali etanol.
Tijekom posljednjih 20 godina učinjen je značajan posao na poboljšanju pretvorbe biomase u gorivo. Međutim, prva generacija biogoriva (bioetanol i biodizel dobiveni iz prehrambenih usjeva) dobivaju se iz samo nekoliko usjeva s različitom učinkovitošću u pretvaranju sunčevog zračenja u kemijsku 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.
Uz to, nije sva biomasa dostupna za žetvu (tj. Biomasa vegetacijskog pokrivača pod zemljom obično ostaje u tlu), pa se neto sekvestracija ugljika smanjuje, a neučinkovitost obrade povećava.
Iz tih se razloga očekuje da će biljne vrste za sustave proizvodnje biogoriva sljedeće generacije prevladati neka od ovih ograničenja, posebno ako imaju produktivnu podzemnu biomasu (tj. Korijenje ili gomolje).
Uz to, budući da je intenzivno korištenje poljoprivrednog zemljišta već uspostavljeno u većini regija svijeta, bioenergetski usjevi moraju biti ekološki održivi kako bi se izbjegao dodatni pritisak na poljoprivrednu biološku raznolikost, tlo i vodene resurse.
Znanstvenici traže bioenergetske usjeve za budućnost
Istraživanje je usmjereno na energetske sustave nove generacije s manjim utjecajem na okoliš, većom produktivnošću i većim povratom ulaganja te s manje konkurencije za korištenje zemljišta za hranu i krmne usjeve.
Lignocelulozna biomasa iz izoliranih bioenergetskih usjeva i poljoprivrednog otpada smatra se održivim resursom za proizvodnju bioenergije, ali hidroliza korištenjem celulolitičkih enzima zahtjevnija je i skuplja od korištenja biomase na bazi škroba ili melase.
S tim u vezi, među najatraktivnijim sustavima 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 Europi?
Karakteristike zbog kojih artičoka iz Jeruzalema postaje vrijedna energetska kultura 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 rubnim zemljištima.
Ovaj posljednji aspekt obećava da će biti ključan za budućnost biogoriva u Europi.
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 neizravnih promjena u namjeni zemljišta.
ILUC je opasna sirovina sa značajnim neizravnim širenjem proizvodnog prostora na zemljištu s visokim rezervama ugljika i certificiranjem ILUC biogoriva, biofilida i goriva od biomase s malim rizikom.
Certifikat se može dati ako gorivo udovoljava sljedećim kumulativnim kriterijima:
(i) udovoljavanje kriterijima 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 teško degradirano ili je usjev uzgaja mali vlasnik;
(iii) uvjerljiv dokaz da su prethodna dva kriterija zadovoljena.
Očito, u skladu sa zahtjevima Direktive, takva dodatna sirovina mora udovoljavati zahtjevima za proizvodnju goriva s malim rizikom samo ako je dobivena na održiv način.
Iz tog je razloga artičoka iz Jeruzalema perspektivan kandidat koji može lako zamijeniti usjeve poput kukuruza i šećerne repe.
Brzo rastuća biomasa za biogoriva
Kinetika rasta dijelova biljke ukazuje na njezinu sposobnost stvaranja optimalnog uroda u Europi.
Dvije trećine do tri četvrtine suhe tvari zraka predstavljaju stabljike i grane, dok lišće i cvjetovi sadrže manji postotak. Udio raspodjele suhe mase uvelike ovisi o mnogim čimbenicima: sorti, vremenu sadnje, klimatskim uvjetima i uvjetima uzgoja.
Više od 50% ukupne biljne mase nalazi se u stabljici.
Dvije su faze rasta stabljike. Tijekom prvih pet mjeseci dolazi do linearnog povećanja visine i težine stabljike. Nakon tog razdoblja visina stabljike doseže svoj maksimum i ostaje nepromijenjena, dok se njezina težina smanjuje.
Maksimalni rast i težina biljaka razlikuju se ovisno o uvjetima okoliša i genotipu. U ranim sortama konačna visina doseže 140 cm, dok u kasnijim sortama konačna visina iznosi oko 280 cm.
Slijedom toga, na kraju vegetacijske sezone količina suhe tvari u stabljikama kasnih sorti bila je otprilike dvostruko veća od one u ranim sortama. Dakle, ukupna biomasa kasno sazrijevajućih sorti veća je od biomase rano zrelih sorti. Modeliranje je pokazalo da kod kasnih sorti dulje očuvanje optimalne površine lista omogućuje bolju apsorpciju suhe tvari.
Artičoka bez problema
Zbog otpornosti na sušu i slanost, artičoka se može uzgajati na tlima neprikladnim za ostale korijenske usjeve i gomolje. Dobro uspijeva u 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 temperatura rasta, za većinu sorti artičoke potrebna je sezona vegetacije od najmanje 125 dana bez mraza.
Općenito, 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. To poboljšava njihov okus pretvaranjem inulina u fruktozu.
U prirodnom okruženju nekoliko organizama (mikroorganizmi, insekti i sisavci) komunicira s 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 pretjerana gnojidba dušikom, niskim pH tla ili hidromorfna tla, a drugoj vlaga u kombinaciji s visokim temperaturama.
Također hrđa uzrokovana Puccinia helianthii pepelnice uzrokovane Erisyphe chicoracearum, utječu na artičoku, ali nisu u mogućnosti ograničiti prinos, kao ni pjegavost zbog Alternaria helianthi.
Kada se gomolji čuvaju, posebno kada su oštećeni tijekom berbe, bolesti uzrokovane Botrytis cinerea, Rhizopus nigricans, Fusarium и Pennicillum spp.... Međutim, postupci smrzavanja učinkovito 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 tijekom sjetve, prije nego što se krošnja zatvori. Možete koristiti i kemijsko i mehaničko (prihranjivanje, rahljenje itd.) Uklanjanje korova.
Nakon što se artičoka nataložila na polju, prilično ju je teško ukloniti, jer gomolji ili njihovi dijelovi ostaju u zemlji i dobro zimuju u tlu.
Izbor artičoke iz Jeruzalema
Vrijedna biološka i biokemijska svojstva artičoke temelj su njezine univerzalne uporabe 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 iz Jeruzalema, do danas je postignut mali napredak u uzgoju. Ulaganje u razvoj uzgoja također je nestabilno i ovisi o potražnji industrije u svakoj zemlji.
Oživljavanje zanimanja za artičoku iz Jeruzalema 1970-ih i 1980-ih, povezano s energetskom krizom i nestašicom hrane, potaklo je nadu da se mogu poduzeti koordiniranije i intenzivnije akcije za razvoj novih sorti koje udovoljavaju novim potrebama.
Od tada je došlo do značajnog povećanja površina pod usjevima, posebno u posljednjem desetljeću 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 je mjeri opravdano.
SAD bi također mogao biti zainteresiran za artičoku iz Jeruzalema
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. Činili su oko 84% svjetske proizvodnje bioetanola u 2018. godini.
Žitarice i šećerna trska dominantne su sirovine za proizvodnju etanola u tim zemljama.
Očekuje se da će proizvodnja etanola 2027. godine činiti 15% i 18% svjetske proizvodnje kukuruza i šećerne trske.
Sjedinjene Države, poput Europe, za proizvodnju bioetanola koriste uglavnom kukuruzni i pšenični škrob, dok Brazil obrađuje šećernu trsku. Općenito, šećerna trska ima veći prinos etanola od kukuruza i drugih usjeva kao što je artičoka.
Međutim, šećerna trska idealna je u tropskoj i suptropskoj klimi, ali ne i u umjerenoj klimi. Stoga Tominabur može zauzeti mjesto pored kukuruza u proizvodnji američkog etanola.