Oamenii de știință italieni au studiat beneficiile anghinării nepretențioase din Ierusalim. Se pare că acesta este un fel de cultură pur și simplu de neînlocuit pentru producerea de energie regenerabilă.
În munca lor științifică, o echipă de oameni de știință italieni de la Facultatea de Științe Agricole și Forestiere (DAFNE), Universitatea din Tuscia, explică de ce anghinarea de Ierusalim este atât de bună și de importantă.
Recent, biocombustibilii au devenit un obiectiv strategic pentru reducerea emisiilor vehiculelor. Dar, în același timp, producția de biocombustibili este menționată din ce în ce mai mult în contextul consecințelor sale negative, deoarece principalele culturi pentru aceste scopuri, cum ar fi, de exemplu, rapița, grâul sau soia, necesită practici agricole foarte intensive și soluri fertile, notează autorii. (Biocombustibilii sunt surse de energie pe bază de carbon derivate din material biologic.)
În timp ce Comisia UE a clasificat recent biocombustibilii drept un produs cu niveluri reduse de schimbare indirectă a utilizării terenurilor, derivat din culturi cultivate pe terenuri marginale cu implicare redusă a resurselor.
Din acest motiv, doar câteva culturi din Europa pot obține randamente ridicate cu aceste cerințe.
Anghinarea de Ierusalim este o hrană pentru animale, biocombustibil și chiar bere din fructe.
Din acest punct de vedere, anghinarea din Ierusalim (Helianthus tuberosus L.) este cu siguranță o specie demnă de remarcat, deoarece are toate atributele necesare pentru atingerea obiectivelor Directivei UE actualizate privind energia regenerabilă (RED II).
Anghinarea de Ierusalim este adaptată pe scară largă la un mediu variat și adesea cu randament redus pentru alte culturi și este extrem de adaptabilă.
Este o cultură multifuncțională utilizată pentru consumul uman (direct în tuberculi sau pentru obținerea îndulcitorilor), în scopuri farmaceutice, pentru producerea de biomasă și bioenergie (bioetanol și biogaz).
De asemenea, similar cu alte plante Asteraceaeprecum cicoarea și șofranul, anghinarea de Ierusalim are potențial ca cultură furajeră.
Interesant este că, datorită inovațiilor din industria berii, tuberculii sunt folosiți pentru a produce beri dulci și fructate.
Tulpinile și tuberculii de anghinare din Ierusalim au un conținut ridicat de inulină, cu potențialul de a produce etanol pentru utilizare ca biocombustibil.
În special, compușii organici (cum ar fi inulina și celuloza) și zaharurile sunt procesate pentru a produce etanol prin fermentare și distilare.
În ultimii 20 de ani, s-au făcut lucrări semnificative pentru a îmbunătăți conversia biomasei în combustibil. Cu toate acestea, biocombustibilii de primă generație (bioetanol și biodiesel derivat din culturi alimentare) sunt obținuți doar din câteva culturi cu eficiență variabilă în transformarea radiației solare în energie chimică (biomasă).
În special, materiile prime pentru biocombustibili sunt în principal semințe de rapiță, palmieri uleioși și soia pentru biodiesel; și trestie de zahăr, porumb, sfeclă de zahăr și sorg dulce pentru bioetanol.
În plus, nu toată biomasa este recoltabilă (adică, biomasa acoperirii vegetale subterane rămâne de obicei în sol), astfel sechestrarea netă a carbonului este redusă și ineficiențele de procesare cresc.
Din aceste motive, se așteaptă ca speciile de plante pentru sistemele de producție a biocombustibililor din următoarea generație să depășească unele dintre aceste constrângeri, mai ales dacă au biomasă subterană productivă (adică rădăcini sau tuberculi).
În plus, întrucât utilizarea intensivă a terenurilor agricole este deja stabilită în majoritatea regiunilor lumii, culturile bioenergetice trebuie să fie durabile din punct de vedere ecologic pentru a evita o presiune suplimentară asupra biodiversității agricole, a solului și a resurselor de apă.
Oamenii de știință caută culturi bioenergetice pentru viitor
Cercetările sunt direcționate către sistemele de energie pentru biocombustibili de nouă generație cu impact mai mic asupra mediului, productivitate mai mare și rentabilitate mai mare a investițiilor și cu o concurență mai redusă pentru utilizarea terenurilor pentru culturi alimentare și furaje.
Biomasa lignocelulozică din culturi bioenergetice izolate și deșeuri agricole este considerată o resursă durabilă pentru producerea bioenergiei, dar hidroliza folosind enzime celulolitice este mai intensă în muncă și costisitoare decât utilizarea biomasei pe bază de amidon sau melasă.
În acest sens, printre cele mai atractive sisteme de biocombustibili din generația următoare se numără algele și anghinarea de Ierusalim, care produce un tubercul care poate fi cultivat și recoltat folosind infrastructura existentă și mecanismele utilizate pentru culturi similare (plante cu tuberculi).
De ce anghinarea are nevoie într-adevăr de Europa
Caracteristicile care fac din anghinarea de Ierusalim o cultură energetică demnă includ: creștere rapidă, conținut ridicat de carbohidrați, substanță uscată totală adecvată pe unitate de suprafață, abilitatea de a utiliza ape uzate bogate în nutrienți, rezistență / toleranță a agenților patogeni, capacitatea de a crește ușor cu costuri de producție externe minime și pe terenuri marginale.
Acest ultim aspect promite să fie cheia pentru viitorul biocombustibililor din Europa.
După cum se prevede în Directiva revizuită privind energia regenerabilă (RED) adoptată de Parlamentul European și Consiliu (Directiva 2018/2001), Comisia UE a adoptat recent un act delegat care stabilește criteriile pentru determinarea ambelor schimbări importante indirecte de utilizare a terenului.
ILUC este o materie primă periculoasă, cu extindere indirectă semnificativă a spațiului de producție pe terenuri cu rezerve ridicate de carbon și certificare a biocombustibililor ILUC cu risc scăzut, biofluidelor și combustibililor din biomasă.
Certificarea poate fi acordată dacă combustibilul îndeplinește următoarele criterii cumulative:
(i) îndeplinirea criteriilor de durabilitate, ceea ce înseamnă că materiile prime pot fi cultivate numai pe terenuri neutilizate care nu sunt bogate în carbon;
(ii) utilizarea de materii prime suplimentare ca urmare a măsurilor de creștere a productivității pe terenurile deja folosite sau cultivarea culturilor pe suprafețe care nu au fost utilizate anterior pentru cultivarea culturilor (teren neutilizat), cu condiția ca terenul să fie abandonat sau degradat sever, sau crescut de un mic fermier;
(iii) dovezi convingătoare că cele două criterii anterioare sunt îndeplinite.
Evident, în conformitate cu cerințele directivei, o astfel de materie primă suplimentară trebuie să îndeplinească cerințele pentru producerea de combustibil cu risc scăzut numai dacă este obținut într-un mod durabil.
Din acest motiv, anghinarea de Ierusalim este un candidat promițător care poate înlocui cu ușurință culturi precum porumbul și sfecla de zahăr.
Biomasă în creștere rapidă pentru biocombustibili
Cinetica de creștere a părților unei plante indică capacitatea sa de a produce o cultură optimă în Europa.
De la două treimi la trei sferturi din materia uscată a aerului este reprezentată de tulpini și ramuri, în timp ce frunzele și florile conțin un procent mai mic. Proporția distribuției greutății uscate depinde în mare măsură de mulți factori: varietate, timp de plantare, condiții climatice și de creștere.
Mai mult de 50% din masa totală a plantelor se află în tulpină.
Există două faze de creștere a tulpinilor. În primele cinci luni, există o creștere liniară a înălțimii și greutății tulpinii. După această perioadă, înălțimea tulpinii atinge maximul și rămâne neschimbată, în timp ce greutatea sa scade.
Creșterea și greutatea maximă a plantelor variază în funcție de condițiile de mediu și de genotip. La soiurile timpurii, înălțimea finală atinge 140 cm, în timp ce la soiurile ulterioare, înălțimea finală este de aproximativ 280 cm.
În consecință, la sfârșitul sezonului de creștere, cantitatea de substanță uscată din tulpinile soiurilor târzii a fost de aproximativ două ori mai mare decât cea din soiurile timpurii. Astfel, biomasa totală a soiurilor de maturare târzie este mai mare decât cea a soiurilor de maturare timpurie. Modelarea a arătat că la soiurile târzii, o conservare mai lungă a zonei optime a frunzelor permite o mai bună absorbție a materiei uscate.
Anghinare din Ierusalim fără probleme
Datorită rezistenței sale la secetă și salinitate, anghinarea de Ierusalim poate fi cultivată în soluri nepotrivite pentru alte culturi de rădăcini și tuberculi. Crește bine în soluri cu un pH de 4,4 până la 8,6.
Dacă solurile grele argiloase și hidromorfe pot face dificilă recoltarea tuberculilor, anghinarea de Ierusalim poate fi cultivată pentru producerea tulpinilor.
În general, randamentul, dimensiunea și forma tuberculilor depind de tipul de sol. În timp ce solurile ușoare argiloase produc tuberculi mari, solurile grele oferă randamente bune în condiții de secetă datorită proprietăților mai bune de menținere a apei din solurile argiloase.
În ceea ce privește temperaturile de creștere, majoritatea soiurilor de anghinare din Ierusalim necesită un sezon de vegetație de cel puțin 125 de zile fără îngheț.
În general, temperaturile de creștere în intervalul 6-26 ° C sunt necesare pentru un randament optim.
Planta este moderat rezistentă la îngheț. În timpul creșterii timpurii, cultura tolerează temperaturi de până la -6 ° C, deși temperaturile scăzute provoacă cloroză a frunzelor. În ceea ce privește recolta de toamnă, înghețurile de la -2,8 ° C la -8,4 ° C declanșează mecanismul de aclimatizare a tuberculilor la frig. Acest lucru le îmbunătățește gustul prin transformarea inulinei în fructoză.
În mediul natural, mai multe organisme (microorganisme, insecte și mamifere) interacționează cu plantele de anghinare din Ierusalim, inclusiv șase familii diferite de albine și bondari.
Multe fitofaguri și microorganisme au fost raportate asupra anghinării de Ierusalim, dar foarte puține dintre ele pot afecta grav cultura.
În general, partea aeriană a plantei este mai puțin sensibilă la boli, în timp ce tuberculii sunt mai susceptibili în timpul creșterii și depozitării târzii. Cele mai dăunătoare microorganisme patogene sunt Sclerotinia sclerotiorum și Sclerotinia rolfsii, care provoacă putregaiul.
Primul este favorizat de fertilizarea excesivă cu azot, pH scăzut al solului sau soluri hidromorfe, iar cel de-al doilea de umiditate combinată cu temperaturi ridicate.
De asemenea, rugina cauzată de Puccinia helianthi, și făinare cauzată de Erisyphe chicoracearum, afectează anghinarea de Ierusalim, dar nu sunt capabili să limiteze randamentul, precum și petele de frunze datorate Alternaria helianthi.
Atunci când tuberculii sunt depozitați, mai ales când sunt deteriorați în timpul recoltării, boli cauzate de botrytis cinerea, Rhizopus nigricans, Fusarium и Pennicillum spp.... Cu toate acestea, procedurile de înghețare controlează în mod eficient aceste boli.
În ceea ce privește insectele, acestea sunt în principal afide, dar influența lor este nesemnificativă.
Planta este rezistentă și puternică, astfel încât anghinarea de Ierusalim poate deveni singură o buruiană foarte competitivă. Pentru alte buruieni cu creștere rapidă, controlul este necesar numai în timpul însămânțării, înainte de închiderea baldachinului. Puteți utiliza atât plivirea chimică, cât și cea mecanică (pansament superior, slăbire etc.)
După ce anghinarea de Ierusalim s-a instalat pe câmp, este destul de dificil să-l îndepărtați, deoarece tuberculii sau părți ale acestora rămân în pământ, iarna bine în sol.
Selecția de anghinare din Ierusalim
Proprietățile biologice și biochimice valoroase ale anghinarei de Ierusalim stau la baza utilizării sale universale în industria alimentară și industrială, ceea ce necesită o îmbunătățire genetică a randamentului.
Accentul principal al creșterii este pe producția de tuberculi și conținutul de inulină pentru alimente și furaje și, mai recent, pe creșterea biomasei pentru producția de biocombustibili.
Cu toate acestea, datorită utilizării tradiționale limitate a anghinarei de Ierusalim, până în prezent s-au făcut puține progrese în reproducere. Investițiile în dezvoltarea reproducerii sunt, de asemenea, volatile și depind de cererea industriei din fiecare țară.
Renașterea interesului pentru anghinarea din Ierusalim în anii 1970 și 1980, legată de criza energetică și de lipsa de alimente, a ridicat speranța că se pot întreprinde acțiuni mai coordonate și mai intense pentru a dezvolta noi soiuri care să răspundă nevoilor emergente.
De atunci, a existat o creștere semnificativă a suprafeței cultivate, în special în ultimul deceniu și în țările asiatice.
Având în vedere schimbările climatice actuale, nevoia de a găsi noi surse durabile de energie și reducerea suprafeței pentru producția de alimente, investițiile în creșterea topinamburului par a fi justificate în mare măsură.
SUA ar putea fi, de asemenea, interesate de anghinare din Ierusalim
De departe, cele mai comune culturi utilizate pentru producerea etanolului sunt porumbul, trestia de zahăr, sorgul dulce și sfecla de zahăr. Cu toate acestea, aceste specii sunt dependente de terenurile agricole fertile și necesită, în general, resurse externe semnificative (adică apă, pesticide, îngrășăminte) pentru a obține randamente ridicate.
Statele Unite și Brazilia sunt cei mai mari producători de combustibili bioetanol din lume. Aceștia au reprezentat aproximativ 84% din producția globală de bioetanol în 2018.
Cerealele și trestia de zahăr sunt materiile prime dominante pentru producția de etanol în aceste țări.
Se preconizează că producția de etanol în 2027 va reprezenta 15% și 18% din producția globală de porumb și trestie de zahăr.
Statele Unite, la fel ca Europa, folosesc mai ales amidon de porumb și grâu pentru a produce bioetanol, în timp ce Brazilia prelucrează trestia de zahăr. În general, trestia de zahăr are un randament mai mare în etanol decât porumbul și alte culturi, cum ar fi anghinarea de Ierusalim.
Cu toate acestea, trestia de zahăr este ideală în climatele tropicale și subtropicale, dar nu și în cele temperate. Prin urmare, Tominabur poate lua un loc lângă porumb în producția de etanol american.