Италианските учени са изследвали ползите от непретенциозния артикул в Йерусалим. Оказва се, че това е един вид незаменима култура за производството на възобновяема енергия.
В своята научна работа екип от италиански учени от Факултета за селскостопански и горски науки (DAFNE), Университета в Тушия, обяснява защо артикулът в Йерусалим е толкова добър и важен.
Напоследък биогоривата се превърнаха в стратегическа насока за намаляване на емисиите от превозните средства. Но в същото време производството на биогорива все повече се споменава в контекста на негативните му последици, тъй като основните култури за тези цели, като например рапица, пшеница или соя, изискват високоинтензивни селскостопански практики и плодородни почви, отбелязват авторите. (Биогоривата са източници на въглеродна енергия, получени от биологичен материал).
Докато Европейската комисия наскоро класифицира биогоривата като продукт с ниско ниво на косвени промени в използването на земята, получени от култури, отглеждани на пределни земи с малко използване на ресурси.
Поради тази причина само няколко култури в Европа могат да постигнат високи добиви с тези изисквания.
Ерусалимският артишок е храна за селскостопански животни, биогориво и дори плодова бира.
От тази гледна точка ерусалимският артишок (Helianthus tuberosus L.), разбира се, е вид, достоен за внимание, тъй като притежава всички атрибути, необходими за постигане на целите на актуализираната Директива на ЕС за възобновяема енергия (RED II).
Ерусалимският артишок е широко адаптиран към разнообразна и често нискодобивна среда за други култури и има висока приспособимост.
Това е многоцелева култура, използвана за консумация от човека (директно в клубени или за подсладители), за фармацевтични цели, за производство на биомаса и биоенергия (биоетанол и биогаз).
В допълнение, подобно на други растения Сложноцветни, като цикория и сафлор, ерусалимският артишок има потенциал като фуражна култура.
Интересното е, че благодарение на иновациите в пивоварната индустрия клубените се използват за производство на сладка и плодова бира.
Стъблата и грудките на артишок от Йерусалим се характеризират с високо съдържание на инулин с потенциал за производство на етанол за използване като биогориво.
По-специално, органичните съединения (като инулин и целулоза) и захари се обработват за получаване на етанол чрез ферментация и дестилация.
През последните 20 години беше направена значителна работа за подобряване на превръщането на биомасата в гориво. Биогоривата от първо поколение (биоетанол и биодизел, получени от хранителни култури) обаче се извличат само от няколко култури с различна ефективност при превръщането на слънчевата радиация в химическа енергия (биомаса).
По-специално, суровините за биогорива са предимно рапица, маслена палма и соя за биодизел; и захарна тръстика, царевица, захарно цвекло и сладко сорго за биоетанол.
Освен това, не цялата биомаса е подходяща за събиране (т.е. биомасата на растителността под земята обикновено остава в почвата), така че нетното секвестриране на въглерод е намалено и неефективността на обработката се увеличава.
Поради тези причини се очаква растителните видове за системите за производство на биогориво от ново поколение да преодолеят някои от тези ограничения, особено ако те добиват подземна биомаса (т.е. корени или грудки).
Освен това, тъй като в повечето региони по света вече е въведено интензивно използване на земеделски земи, биоенергийните култури трябва да бъдат екологично устойчиви, за да се избегне допълнително натоварване на биологичното разнообразие, почвата и водните ресурси.
Учените търсят биоенергийни култури на бъдещето
Изследванията се провеждат в посока на системи за генериране на енергия от ново поколение биогорива с по-малко въздействие върху околната среда, по-голяма производителност и по-голяма възвръщаемост на инвестициите, а също така като се отчита намалената конкуренция за използване на земята с хранителни и фуражни култури.
Лигноцелулозната биомаса от изолирани биоенергийни култури и селскостопански отпадъци се счита за устойчив ресурс за производство на биоенергия, но хидролизата с използване на целулолитични ензими е по-трудоемък и скъп метод от използването на нишесте или меласа.
В тази връзка сред най-атрактивните системи за биогориво от следващото поколение са интересните водорасли и артикула в Йерусалим, който произвежда грудка, която също може да се отглежда и добива, като се използва съществуващата инфраструктура и механизми, използвани за подобни култури (грудкови растения).
Защо Йерусалимският артишок наистина се нуждае от Европа
Характеристики, които превръщат артишок в Йерусалим в достойна енергийна култура, включват: бърз растеж, високо съдържание на въглехидрати, съответното общо сухо вещество на единица площ, способността да се използват богати на хранителни вещества отпадни води, устойчивост / толеранс на патогени, способността лесно да расте с минимални външни производствени разходи и на пределни земи.
Последният аспект обещава да бъде ключов за бъдещето на биогоривата в Европа.
Както е предвидено в ревизираната Директива за възобновяема енергия (RED), приета от Европейския парламент и Съвета (Директива 2018/2001), наскоро Комисията на ЕС прие делегиран акт, определящ критерии за определяне на важни косвени промени в използването на земята.
ILUC е опасна суровина със значително непряко разширяване на производствените площи на земя с високи запаси от въглерод и сертифициране на нискорискови ILUC биогорива, биофлуиди и горива от биомаса.
Сертифицирането може да бъде издадено, ако горивото отговаря на следните кумулативни критерии:
(i) отговарят на критериите за устойчивост, което означава, че суровините могат да се отглеждат само на неизползвана земя, която не е богата на въглерод;
(ii) използването на допълнителни суровини в резултат на мерки за повишаване на производителността на вече използвана земя или отглеждане на култури на площи, които преди това не са били използвани за отглеждане на култури (неизползвана земя), при условие че земята е изоставена или силно деградирала, или реколтата е била отглеждани от дребен стопанин;
(iii) убедителни доказателства, че предходните два критерия са изпълнени.
Очевидно, в съответствие с изискванията на директивата, тези допълнителни суровини трябва да отговарят на изискванията за производство на горива с нисък риск само ако са получени по устойчив начин.
Поради тази причина артишокът от Йерусалим е обещаващ кандидат, който лесно може да замени култури като царевица и захарно цвекло.
Бързо нарастваща биомаса за биогорива
Кинетиката на растежа на растителните части показва неговата способност да произвежда оптимални култури в Европа.
Две трети до три четвърти от сухото вещество на въздуха е представено от стъбла и клони, докато листата и цветята съдържат по-нисък процент. Пропорцията на разпределението на сухото тегло е силно зависима от много фактори: сорт, време на засаждане, климатични условия и условия на растеж.
Повече от 50% от общата маса на растенията е в стъблото.
За растежа на стъблата има две фази. През първите пет месеца се наблюдава линейно увеличение на височината и теглото на стъблото. След този период височината на стъблото достига своя максимум и остава непроменена, а теглото му намалява.
Максималната височина и тегло на растението варира в зависимост от условията на околната среда и генотипа. При ранните сортове крайната височина достига 140 см, докато при по-късните сортове крайната височина е около 280 см.
Следователно в края на вегетационния период количеството сухо вещество в стъблата на късните сортове е приблизително два пъти по-голямо, отколкото в ранните сортове. По този начин общата биомаса на къснозреещите сортове е по-висока от тази на ранните зреещи сортове. Моделирането показа, че при по-късните сортове по-дългото запазване на оптималната площ на листата позволява по-добро усвояване на сухото вещество.
Ерусалимски артишок без капки
Поради устойчивостта си срещу засушаване и засоляване, артикулът на Йерусалим може да се култивира в почви, неподходящи за други кореноплодни култури и грудки. Расте добре в почви с рН от 4,4 до 8,6.
Ако тежките глинести и хидроморфни почви могат да усложнят прибирането на грудките, при такива условия ерусалимският артишок може да се култивира, за да се получат стъбла.
Като цяло добивът, размерът и формата на грудките зависят от вида на почвата. Докато леките глинести почви дават големи грудки, тежките почви осигуряват добри добиви от засушаване поради по-добрите свойства, задържащи влагата на глинестите почви.
Що се отнася до температурата на отглеждане, за повечето сортове ерусалимски артишок е необходим вегетационен период от поне 125 дни без замръзване.
Като цяло се изискват температури за култивиране в диапазона от 6–26 ° C, за да се постигне оптимален добив.
Растението има умерена устойчивост на замръзване. По време на ранен растеж културата понася температури до -6 ° C, въпреки че ниските температури причиняват хлороза на листата. Що се отнася до есенната реколта, студовете от -2,8 ° C до -8,4 ° C задействат механизма на аклиматизация на клубените към студа. Това подобрява вкуса им благодарение на превръщането на инулин във фруктоза.
В естествената среда някои организми (микроорганизми, насекоми и бозайници) взаимодействат с ерусалимските растения от артишок, включително шест различни семейства пчели и пчела.
На артикула в Йерусалим са записани много фитофаги и микроорганизми, но много от тях могат сериозно да навредят на културата.
Като цяло въздушната част на растението е по-малко податлива на болести, докато грудките по време на късен растеж и съхранение са по-податливи. Най-вредните патогени са Sclerotinia sclerotiorum и Sclerotinia rolfsii, които причиняват гниене.
Първият се насърчава от прекомерна азотна тор, ниско рН на почвата или хидроморфни почви, а втората от влага, комбинирана с високи температури.
Също ръжда причинена Puccinia helianthiи брашнеста мана, причинена от Erisyphe chicoracearum, влияят на артишок от Йерусалим, но те не са в състояние да ограничат добива, като листно петно поради Alternaria helianthi.
При съхранение на грудки, особено когато са повредени по време на прибиране на реколтата, болести, причинени от Botrytis cinerea, Rhizopus nigricans, Fusarium и Pennicillum spp., Процесите на замразяване обаче ефективно контролират тези заболявания.
Що се отнася до насекомите, това са главно листни въшки, но ефектът им е незначителен.
Растението е издръжливо и силно, така че артикулът в Йерусалим може да се превърне в много конкурентен плевел сам по себе си. Що се отнася до другите бързорастящи плевели, борбата срещу тях е необходима само по време на сеитбата, докато сенникът се затвори. Могат да се използват както химически, така и механични (горната превръзка, разхлабване и др.) Плевене.
След като артикула на Йерусалим се засели на полето, той е доста труден за отстраняване, тъй като грудките или части от тях остават в земята, зимувайки добре в почвата.
Избор на артишок от Йерусалим
Ценните биологични и биохимични свойства на артишок от Йерусалим са в основата на неговата универсална употреба в хранително-вкусовата и промишлената промишленост, което налага генетичното подобряване на реколтата.
Основният акцент в селекцията е върху добива на грудки и съдържанието на инулин в храната и фуражите, а наскоро акцентът беше върху изграждането на биомаса за производство на биогорива.
Поради традиционно ограничената употреба на артишок от Йерусалим, към днешна дата е постигнат доста малък напредък в развъждането. Инвестициите в развитието на развъждането също са нестабилни и зависят от търсенето на индустриалците във всяка страна.
Подновеният интерес към артишока в Йерусалим през 1970-те и 1980-те години на миналия век, свързан с енергийната криза и недостига на храна, насърчи по-координирани и интензивни действия за разработване на нови сортове, за да се отговори на възникващите нужди.
Оттогава се наблюдава значително разрастване на обработваните площи, особено през последното десетилетие в азиатските страни.
Като се има предвид настоящото изменение на климата, необходимостта от намиране на нови устойчиви енергийни източници и намаляване на площите, предназначени за производство на храни, инвестициите в селекцията на артикула в Йерусалим изглежда са до голяма степен оправдани.
САЩ също може да е интересен йерусалимски артишок
Към днешна дата най-често срещаните култури, използвани за производството на етанол, са царевица, захарна тръстика, сладко сорго и захарно цвекло. Тези видове обаче зависят от плодородна земеделска земя и като правило се нуждаят от значителни външни ресурси (т.е. вода, пестициди, торове), за да постигнат високи добиви.
САЩ и Бразилия са най-големите световни производители на биоетанолово гориво. Те представляват около 84% от световното производство на биоетанол през 2018 г.
Зърнените култури и захарната тръстика са доминиращите суровини за производството на етанол в тези страни.
Очаква се производството на етанол през 2027 г. да представлява 15 и 18% от световното производство на царевица и захарна тръстика.
Съединените щати, като Европа, използват основно царевично и пшенично нишесте за производство на биоетанол, докато захарната тръстика се преработва в Бразилия. По принцип захарната тръстика има по-висок добив на етанол от царевицата и други култури като артикула в Йерусалим.
Въпреки това, захарна тръстика е идеална в тропически и субтропичен, но не и в умерен климат. Следователно, tominabur може да заеме мястото си до царевицата в производството на американски етанол.