Italijanski znanstveniki so preučevali prednosti nezahtevne jeruzalemske artičoke. Izkazalo se je, da je to neke vrste nepogrešljiva kultura za proizvodnjo obnovljive energije.
V svojem znanstvenem delu skupina italijanskih znanstvenikov s fakultete za kmetijske in gozdne vede (DAFNE) Univerze v Tušiji razlaga, zakaj je jeruzalemska artičoka tako dobra in pomembna.
V zadnjem času so biogoriva postala strateška usmeritev za zmanjšanje emisij iz vozil. Toda hkrati se proizvodnja biogoriv vedno pogosteje omenja v okviru njegovih negativnih posledic, saj glavni posevki za te namene, na primer oljna ogrščica, pšenica ali soja, zahtevajo intenzivne kmetijske prakse in rodovitna tla, ugotavljajo avtorji. (Biogoriva so viri energije na ogljiku, pridobljeni iz biološkega materiala).
Medtem ko je Komisija EU nedavno biogoriva razvrstila kot proizvod z nizko stopnjo posrednih sprememb v rabi zemljišč, pridobljenih iz pridelkov, gojenih na obrobnih zemljiščih z malo uporabe virov.
Zaradi tega lahko le nekaj pridelkov v Evropi s temi zahtevami doseže visoke donose.
Jeruzalemski artičoka je krma za kmetijske živali, biogorivo in celo sadno pivo.
S tega vidika je Jeruzalem artičoka (Helianthus tuberosus L.) je seveda vredna pozornosti vrsta, saj ima vse lastnosti, ki so potrebne za doseganje ciljev posodobljene direktive o obnovljivi energiji EU (RED II).
Jeruzalemska artičoka je široko prilagojena raznolikim in pogosto nizko donosnim okoljem za druge rastline in ima veliko prilagodljivost.
Je večnamenski pridelek, ki se uporablja za prehrano ljudi (neposredno v gomoljih ali za sladila), v farmacevtske namene, za proizvodnjo biomase in bioenergije (bioetanol in bioplin).
Poleg tega podobno kot druge rastline Asteraceae, kot sta cikorija in žafran, jeruzalemska artičoka ima potencial za pridelek krme.
Zanimivo je, da se gomolji zaradi inovacij v pivovarstvu uporabljajo za proizvodnjo sladkega in sadnega piva.
V steblih in gomoljih jeruzalemske artičoke je značilna visoka vsebnost inulina, ki lahko proizvede etanol za uporabo kot biogorivo.
Predvsem se organske spojine (kot sta inulin in celuloza) in sladkorji predelajo, da se s fermentacijo in destilacijo pridobi etanol.
V zadnjih 20 letih je bilo narejeno veliko dela za izboljšanje pretvorbe biomase v gorivo. Vendar se biogoriva prve generacije (bioetanol in biodizel, pridobljeni iz živilskih pridelkov) pridobivajo iz le nekaj pridelkov z različno učinkovitostjo pretvorbe sončnega sevanja v kemično energijo (biomaso).
Zlasti surovine za biogoriva so predvsem oljna ogrščica, oljna palma in soja za biodizel; in sladkornega trsa, koruze, sladkorne pese in sladkega sireka za bioetanol.
Poleg tega ni vsa biomasa primerna za zbiranje (t.j. biomasa vegetacije pod zemljo običajno ostane v tleh), zato se zmanjša sekvestracija ogljika in poveča neučinkovitost obdelave.
Zaradi tega se pričakuje, da bodo rastlinske vrste v sistemih za proizvodnjo biogoriv naslednje generacije premagale nekatere od teh omejitev, zlasti če imajo podzemno biomaso (tj. Korenine ali gomolji).
Ker je intenzivna raba kmetijskih zemljišč že vpeljana v večino svetovnih regij, morajo biti bioenergetske rastline okoljsko trajnostne, da se prepreči dodatno obremenitev kmetijske biotske raznovrstnosti, tal in vodnih virov.
Znanstveniki iščejo bioenergetske pridelke prihodnosti
Raziskave se izvajajo v smeri sistemov za proizvodnjo energije iz nove generacije biogoriv z manjšim vplivom na okolje, večjo produktivnostjo in večjo donosnostjo naložb ter ob upoštevanju manjše konkurence za rabo zemljišč s pridelki hrane in krme.
Lignocelulozna biomasa iz izoliranih bioenergetskih posevkov in kmetijskih odpadkov velja za trajnostni vir za proizvodnjo bioenergije, vendar je hidroliza z uporabo celuloliznih encimov bolj naporna in draga metoda kot uporaba škroba ali melasove biomase.
V zvezi s tem sta med najatraktivnejšimi sistemi za biogoriva naslednje generacije zanimive alge in jeruzalemski artičoka, ki proizvaja gomolj, ki ga je mogoče gojiti in nabirati tudi z obstoječo infrastrukturo in mehanizmi, ki se uporabljajo za podobne rastline (gomoljne rastline).
Zakaj jeruzalemska artičoka resnično potrebuje Evropo
Karakteristike, zaradi katerih je Jeruzalem artičoka vreden energijski pridelek, so: hitra rast, visoka vsebnost ogljikovih hidratov, ustrezna skupna suha snov na enoto površine, sposobnost uporabe odpadnih voda, bogata s hranili, odpornost / toleranca na patogene, sposobnost hitrega rasti z minimalnimi zunanjimi stroški proizvodnje in na obrobnih deželah.
Zadnji vidik obljublja, da bo ključen za prihodnost biogoriv v Evropi.
Kot določa revidirana direktiva o obnovljivi energiji (RED), ki sta jo sprejela Evropski parlament in Svet (Direktiva 2018/2001), je Komisija EU nedavno sprejela delegirani akt, ki določa merila za določitev pomembnih posrednih sprememb rabe zemljišč.
ILUC je nevarna surovina s precejšnjo posredno širitvijo proizvodnega prostora na zemljišču z visokimi zalogami ogljika in certificiranjem biogoriv, biotekočin in goriv iz biomase z nizkim tveganjem.
Potrdilo se lahko podeli, če gorivo izpolnjuje naslednja kumulativna merila:
(i) izpolnjevanje trajnostnih meril, kar pomeni, da je surovine mogoče gojiti le na neizkoriščenih zemljiščih, ki niso bogata z ogljikom;
(ii) uporaba dodatnih surovin kot rezultat ukrepov za povečanje produktivnosti na že uporabljeni zemlji ali gojenju pridelkov na površinah, ki prej niso bile uporabljene za gojenje poljščin (neuporabljeno zemljišče), pod pogojem, da je bilo zemljišče opuščeno ali močno poslabšano ali je bil pridelek goji ga majhen gospodar;
(iii) prepričljiv dokaz, da sta prejšnja dva merila izpolnjena.
V skladu z zahtevami direktive morajo te dodatne surovine izpolnjevati zahteve za proizvodnjo goriv z nizkim tveganjem le, če so pridobljene trajnostno.
Zaradi tega je Jeruzalem artičoka obetaven kandidat, ki lahko zlahka nadomesti pridelke, kot sta koruza in sladkorna pesa.
Hitro rastoča biomasa za biogoriva
Kinetika rasti rastlinskih delov kaže na njegovo sposobnost pridelave optimalnih pridelkov v Evropi.
Dve tretjini do tri četrtine suhe snovi zraka predstavljajo stebla in veje, listi in cvetovi pa vsebujejo nižji odstotek. Delež porazdelitve suhe teže je močno odvisen od številnih dejavnikov: sorte, časa sajenja, podnebnih pogojev in pogojev rasti.
Več kot 50% celotne mase rastlin je v steblu.
Za rast stebel sta dve fazi. V prvih petih mesecih opazimo linearno povečanje višine in teže stebla. Po tem obdobju višina stebla doseže svoj maksimum in ostane nespremenjena, njegova teža pa se zmanjšuje.
Največja višina in teža rastline se razlikujeta glede na okoljske razmere in genotip. Pri zgodnjih sortah končna višina doseže 140 cm, pri kasnejših sortah pa končna višina približno 280 cm.
Posledično je bila na koncu rastne sezone količina suhe snovi v steblih poznih sort približno dvakrat večja kot pri zgodnjih sortah. Tako je skupna biomasa pozno zorjenih sort višja od tiste, ki je zgodaj zorela. Modeliranje je pokazalo, da daljše ohranjanje optimalne površine listov pri kasnejših sortah omogoča boljšo absorpcijo suhe snovi.
Jeruzalem artičoke brez težav
Jeruzalemsko artičoko lahko zaradi odpornosti na sušo in zasoljevanje gojimo na tleh, neprimernih za druge koreninske kulture in gomolje. Dobro raste na tleh s pH od 4,4 do 8,6.
Če težka glinena in hidromorfna tla lahko zapletejo žetev gomoljev, lahko v takšnih pogojih gojimo jeruzalemske artičoke, da nastanejo stebla.
Na splošno so pridelek, velikost in oblika gomoljev odvisni od vrste tal. Medtem ko lahka ilovnata tla proizvajajo velike gomolje, težka tla zagotavljajo dobre suše zaradi boljših lastnosti, ki zadržujejo vlago, na glinenih tleh.
Kar zadeva temperaturo gojenja, je za večino sort jeruzalemske artičoke potrebno vegetacijsko obdobje vsaj 125 dni brez zmrzali.
Na splošno so za dosego optimalnega pridelka potrebne temperature gojenja v območju od 6 do 26 ° C.
Rastlina ima zmerno odpornost proti zmrzali. Med zgodnjo rastjo pridelek prenaša temperature do -6 ° C, čeprav nizke temperature povzročajo listno klorozo. Kar zadeva jesensko letino, zmrzali od -2,8 ° C do -8,4 ° C sprožijo mehanizem aklimatizacije gomoljev na mraz. To izboljša njihov okus zaradi pretvorbe inulina v fruktozo.
V naravnem okolju nekateri organizmi (mikroorganizmi, žuželke in sesalci) komunicirajo z jeruzalemskimi rastlinami artičoke, vključno s šestimi različnimi družinami čebel in čmrljev.
Na artičoku je bilo zabeleženih veliko fitofagov in mikroorganizmov, vendar zelo veliko njih lahko kulturi resno škodi.
Na splošno je zračni del rastline manj dovzeten za bolezni, medtem ko so gomolji med pozno rastjo in skladiščenjem bolj dovzetni. Najbolj škodljivi povzročitelji so Sclerotinia sclerotiorum in Sclerotinia rolfsii, ki povzročajo gnitje.
Prvega spodbujajo prekomerno dušikovo gnojilo, nizek pH tal ali hidromorfna tla, drugo pa vlaga v kombinaciji z visokimi temperaturami.
Tudi rje je povzročil Puccinia helianthiin praškasta plesen, ki jo povzroča Erisyphe chicoracearum, vplivajo na jeruzalemske artičoke, vendar ne morejo omejiti pridelka, kot listna pega zaradi Alternaria helianthi.
Pri skladiščenju gomoljev, zlasti kadar so med nabiranjem poškodovane, bolezni, ki jih povzročajo botrytis cinerea, Rhizopus nigricans, Fusarium и Pennicillum spp.. Vendar postopki zamrzovanja učinkovito obvladujejo te bolezni.
Kar zadeva žuželke, so to predvsem listne uši, vendar je njihov učinek zanemarljiv.
Rastlina je trdožive in močne, zato lahko Jeruzalem artičoka sam postane zelo konkurenčen plevel. Kar se tiče drugih hitro rastočih plevelov, je boj proti njim potreben le med setvijo, dokler se krošnja ne zapre. Uporabljamo lahko tako kemično kot mehansko (prelivanje, razrahljanje itd.) Plevela.
Ko se je Jeruzalem artičoka naselila na njivi, jo je precej težko odstraniti, saj gomolji ali njihovi deli ostanejo v tleh in dobro prezimijo v tleh.
Izbor jeruzalemske artičoke
Dragocene biološke in biokemijske lastnosti jeruzalemske artičoke so osnova njene univerzalne uporabe v prehrambeni in industrijski industriji, kar zahteva genetsko izboljšanje pridelka.
Glavni izbor pri izbiri je donos gomoljev in vsebnost inulina v hrani in krmi, v zadnjem času pa je bil poudarek na pridobivanju biomase za proizvodnjo biogoriv.
Toda zaradi tradicionalno omejene uporabe jeruzalemske artičoke je bilo do danes doseženo zelo malo napredka pri vzreji. Naložbe v razvoj rej so prav tako nestanovitne in so odvisne od povpraševanja industrijalcev v vsaki državi.
Poživitev zanimanja za jeruzalemske artičoke v 1970. in 1980. letih prejšnjega stoletja, povezana z energetsko krizo in pomanjkanjem hrane, je spodbudila bolj usklajeno in intenzivno ukrepanje za razvoj novih sort za zadovoljevanje nastajajočih potreb.
Od takrat je bila zabeležena pomembna širitev obdelovalnih površin, zlasti v zadnjem desetletju v azijskih državah.
Glede na sedanje podnebne spremembe, potrebo po iskanju novih trajnostnih virov energije in zmanjševanju površin, namenjenih proizvodnji hrane, se zdi, da so naložbe v izbor jeruzalemske artičoke v veliki meri upravičene.
ZDA je lahko zanimiva tudi jeruzalemska artičoka
Do danes so najpogostejši pridelki, ki se uporabljajo za pridobivanje etanola, koruza, sladkorni trs, sladka sireka in sladkorna pesa. Vendar so te vrste odvisne od rodovitnih kmetijskih zemljišč in praviloma potrebujejo pomembna zunanja sredstva (to je voda, pesticidi, gnojila), da dosežejo visoke donose.
ZDA in Brazilija sta največja svetovna proizvajalca goriva iz bioetanola. V letu 84 so predstavljali približno 2018% svetovne proizvodnje bioetanola.
Žitarice in sladkorna trsa so prevladujoče surovine za proizvodnjo etanola v teh državah.
Pričakuje se, da bo proizvodnja etanola leta 2027 predstavljala 15 in 18% svetovne proizvodnje koruze in sladkornega trsa.
ZDA, kot Evropa, v glavnem uporabljajo koruzni in pšenični škrob za proizvodnjo bioetanola, medtem ko sladkorni trs predelujejo v Braziliji. Na splošno ima sladkorni trs večji pridelek etanola kot koruza in druge poljščine, kot je jeruzalemska artičoka.
Vendar je sladkorna trsa idealna v tropskem in subtropskem, ne pa v zmernem podnebju. Zato lahko tominabur zaseda mesto poleg koruze v proizvodnji ameriškega etanola.