Italienske forskere har studert fordelene med upretensiøs jordskokk. Det viser seg at dette er en slags uerstattelig avling for produksjon av fornybar energi.
I sitt vitenskapelige arbeid forklarer et team av italienske forskere fra fakultetet for landbruks- og skogsvitenskap (DAFNE), University of Tuscia, hvorfor jordskokk er så god og viktig.
Nylig har biodrivstoff blitt et strategisk fokus for å redusere utslipp av kjøretøy. Men samtidig blir biodrivstoffproduksjon i økende grad referert til i sammenheng med dens negative konsekvenser, siden hovedavlingene for disse formålene, som for eksempel raps, hvete eller soyabønner, krever svært intensiv landbrukspraksis og fruktbar jord, bemerker forfatterne. (Biodrivstoff er karbonbaserte energikilder avledet fra biologisk materiale.)
Mens EU-kommisjonen sist klassifiserte biodrivstoff som et produkt med lave nivåer av indirekte endringer i arealbruk, avledet fra avlinger dyrket på marginalt land med lite ressursinvolvering.
Av denne grunn er det bare noen få avlinger i Europa som kan oppnå høye avlinger med disse kravene.
Jordskokk er et husdyrfôr, biodrivstoff og til og med fruktøl.
Fra dette synspunktet er jordskokk (Helianthus tuberosus L.) er definitivt en bemerkelsesverdig art, siden den har alle egenskapene som er nødvendige for å nå målene i det oppdaterte EU-direktivet om fornybar energi (RED II).
Jordskokk er mye tilpasset et variert og ofte lite avlingende miljø for andre avlinger, og er sterkt tilpasningsdyktig.
Det er en flerbruksavling som brukes til konsum (direkte i knoller eller for å skaffe søtningsmidler), til farmasøytiske formål, til produksjon av biomasse og bioenergi (bioetanol og biogass).
Også, lik andre planter Asteraceaesom cikoria og saflor, har jordskokk potensial som fôrvekst.
Interessant, takket være innovasjoner i bryggeindustrien, brukes knoller til å produsere søte og fruktige øl.
Jordskokkstengler og knoller i Jerusalem inneholder høyt inulin med potensial for å produsere etanol for bruk som biodrivstoff.
Spesielt blir organiske forbindelser (slik som inulin og cellulose) og sukker bearbeidet for å produsere etanol gjennom gjæring og destillasjon.
I løpet av de siste 20 årene har det blitt gjort et betydelig arbeid for å forbedre omdannelsen av biomasse til drivstoff. Imidlertid oppnås førstegenerasjons biodrivstoff (bioetanol og biodiesel avledet fra matvekster) fra bare noen få avlinger med varierende effektivitet i å konvertere solstråling til kjemisk energi (biomasse).
Spesielt er råstoff til biodrivstoff hovedsakelig raps, oljepalmer og soyabønner for biodiesel; og sukkerrør, mais, sukkerroer og søt sorghum for bioetanol.
I tillegg er ikke all biomasse høstbar (dvs. at biomassen til vegetasjonsdekket under jorden forblir vanligvis i jorden), og dermed reduseres netto karbonbinding og prosessineffektiviteten øker.
Av disse grunner forventes plantearter for neste generasjons biodrivstoffproduksjonssystemer å overvinne noen av disse begrensningene, spesielt hvis de har produktiv underjordisk biomasse (dvs. røtter eller knoller).
I tillegg, siden intensiv bruk av jordbruksarealer allerede er etablert i de fleste regioner i verden, må bioenergiavlinger være miljømessig bærekraftig for å unngå ytterligere press på landbruks biologiske mangfold, jord og vannressurser.
Forskere søker bioenergiavlinger for fremtiden
Forskning rettes mot neste generasjons biodrivstoff energisystemer med lavere miljøpåvirkning, høyere produktivitet og høyere avkastning på investeringene, og med mindre konkurranse om arealbruk for mat og fôrvekster.
Lignocellulosebiomasse fra isolerte bioenergiavlinger og jordbruksavfall regnes som en bærekraftig ressurs for bioenergiproduksjon, men hydrolyse ved bruk av cellulolytiske enzymer er mer arbeidskrevende og dyrere enn å bruke stivelse eller melassebasert biomasse.
I denne forbindelse er blant de mest attraktive biodrivstoffsystemene i neste generasjon alger og jordskokk, som produserer en knoll som også kan dyrkes og høstes ved hjelp av eksisterende infrastruktur og mekanismer som brukes til lignende avlinger (knollplanter).
Hvorfor jordskokk virkelig trenger Europa
Egenskapene som gjør jordskokk til en verdig energiavling inkluderer: rask vekst, høyt karbohydratinnhold, tilstrekkelig totalt tørrstoff per arealeenhet, evne til å bruke næringsrikt avløpsvann, patogenresistens / toleranse, evne til å vokse lett med minimale eksterne produksjonskostnader, og på marginale landområder.
Dette siste aspektet lover å være nøkkelen for fremtiden for biodrivstoff i Europa.
Som forutsatt i det reviderte direktivet om fornybar energi (RED) vedtatt av Europaparlamentet og Rådet (direktiv 2018/2001), vedtok EU-kommisjonen nylig en delegert lov som fastsetter kriterier for både å bestemme viktige indirekte endringer i arealbruk.
ILUC er et farlig råstoff med betydelig indirekte utvidelse av produksjonsareal på land med høye karbonreserver, og sertifisering av ILUC-biodrivstoff, biofluids og biomassedrivstoff med lav risiko.
Sertifisering kan gis hvis drivstoffet oppfyller følgende kumulative kriterier:
(i) oppfyller bærekraftkriteriene, noe som betyr at råvarer bare kan dyrkes på ubrukt land som ikke er rik på karbon;
(ii) bruk av tilleggsråvarer som et resultat av tiltak for å øke produktiviteten på allerede brukt mark eller dyrking av avlinger på områder som ikke tidligere ble brukt til dyrking av avlinger (ubrukt land), forutsatt at landet ble forlatt eller kraftig nedbrutt, eller avlingen var dyrket av en småbruker;
(iii) overbevisende bevis for at de to foregående kriteriene er oppfylt.
I samsvar med kravene i direktivet må det naturligvis bare være at et slikt tilleggsmateriale oppfyller kravene for produksjon av drivstoff med lav risiko, hvis det oppnås på en bærekraftig måte.
Av denne grunn er jordskokk en lovende kandidat som lett kan erstatte avlinger som mais og sukkerroer.
Raskt voksende biomasse for biodrivstoff
Plantedelenes vekstkinetikk indikerer dens evne til å produsere en optimal avling i Europa.
To tredjedeler til tre fjerdedeler av tørrstoffet i luften er representert av stilker og grener, mens blader og blomster inneholder en lavere prosentandel. Andelen tørrvektfordeling er sterkt avhengig av mange faktorer: variasjon, plantetid, klimatiske forhold og vekstforhold.
Mer enn 50% av den totale plantemassen er i stammen.
Det er to faser av stammevekst. I løpet av de første fem månedene er det en lineær økning i stammehøyde og vekt. Etter denne perioden når stammehøyden sitt maksimale og forblir uendret, mens vekten synker.
Maksimal plantevekst og vekt varierer med miljøforhold og genotype. I de tidlige variantene når den endelige høyden 140 cm, mens i de senere variantene er den endelige høyden ca 280 cm.
Følgelig, på slutten av vekstsesongen, var mengden tørrstoff i stilkene til de sene sortene omtrent dobbelt så stor som i de tidlige variantene. Dermed er den totale biomassen av sene modningsvarianter høyere enn for modne varianter. Modellering har vist at i sene varianter gir en lengre bevaring av det optimale bladområdet bedre opptak av tørrstoff.
Problemfri Jerusalem artisjokk
På grunn av sin motstand mot tørke og saltholdighet kan jordskokk dyrkes i jord som er uegnet for andre rotvekster og knoller. Den vokser godt i jord med en pH på 4,4 til 8,6.
Hvis tung leireholdig og hydromorf jord kan gjøre det vanskelig å høste knoller, kan jordskokk dyrkes for stengelproduksjon.
Generelt avhenger utbyttet, størrelsen og formen på knollene av jordtypen. Mens lette leirjord produserer store knoller, gir tunge jorder gode utbytter under tørkeforhold på grunn av de bedre vannholdende egenskapene til leirejord.
Når det gjelder veksttemperatur, krever de fleste varianter av jordskokk en vekstsesong på minst 125 frostfrie dager.
Generelt kreves veksttemperaturer i området 6-26 ° C for optimalt utbytte.
Planten er moderat motstandsdyktig mot frost. I løpet av tidlig vekst tåler avlingen temperaturer så lave som -6 ° C, selv om lave temperaturer forårsaker bladklorose. Når det gjelder høsthøstingen, utløser frost fra -2,8 ° C til -8,4 ° C mekanismen for knollakklimatisering til kulde. Dette forbedrer deres smak ved å konvertere inulin til fruktose.
I det naturlige miljøet samhandler flere organismer (mikroorganismer, insekter og pattedyr) med jordskokkplanter, inkludert seks forskjellige familier av bier og humler.
Mange fytofager og mikroorganismer har blitt rapportert om jordskokk, men svært få av dem kan skade kulturen alvorlig.
Generelt er luftens del av planten mindre utsatt for sykdom, mens knollene er mer utsatt under sen vekst og lagring. De mest skadelige patogene mikroorganismer er Sclerotinia sclerotiorum og Sclerotinia rolfsii, som forårsaker råte.
Førstnevnte favoriseres av overdreven nitrogengjødsling, lav jord pH eller hydromorf jord, og sistnevnte av fukt kombinert med høye temperaturer.
Også rust forårsaket av Puccinia helianthi, og pulveraktig mugg forårsaket av Erisyphe chicoracearum, påvirker jordskokk, men de er ikke i stand til å begrense utbyttet, samt bladflekk på grunn av Alternaria helianthi.
Når knollene lagres, spesielt når de blir skadet under høstingen, sykdommer forårsaket av botrytis cinerea, Rhizopus nigricans, Fusarium и Pennicillum spp.... Imidlertid kontrollerer fryseprosedyrer effektivt disse sykdommene.
Når det gjelder insekter, er dette hovedsakelig bladlus, men deres innflytelse er ubetydelig.
Planten er hardfør og sterk, så jordskokk kan bli en veldig konkurransedyktig ugress alene. For andre raskt voksende ugress er kontroll bare nødvendig under såing før baldakinen lukkes. Du kan bruke både kjemisk og mekanisk (toppdressing, løsne osv.) Luking.
Etter at jordskokken i Jerusalem har lagt seg i marka, er det ganske vanskelig å fjerne den, siden knollene eller deres deler forblir i bakken og overvintrer godt i jorden.
Valg av jordskokk
De verdifulle biologiske og biokjemiske egenskapene til jordskokk ligger til grunn for dets universelle bruk i næringsmiddelindustrien, noe som krever en genetisk forbedring av utbyttet.
Hovedfokus for avl er på knollutbytte og inulininnhold for mat og fôr, og mer nylig på biomassevekst for produksjon av biodrivstoff.
På grunn av den tradisjonelt begrensede bruken av jordskokk har det imidlertid blitt gjort små fremskritt innen avl til dags dato. Investeringer i avlsutvikling er også ustabile og avhenger av etterspørselen fra næringen i hvert land.
Den økte interessen for jordskokk på 1970- og 1980-tallet, knyttet til energikrisen og matmangel, har gitt håp om at mer koordinert og intensiv tiltak kan iverksettes for å utvikle nye varianter som imøtekommer nye behov.
Siden den gang har det vært en betydelig økning i arealet under avlinger, spesielt det siste tiåret og i asiatiske land.
Gitt den nåværende klimaendringen, behovet for å finne nye bærekraftige energikilder og reduksjonen i areal for matproduksjon, ser det ut til at investeringer i jordskokkavl i stor grad er berettiget.
USA kan også være interessert i jordskokk
Langt de vanligste avlingene som brukes til etanolproduksjon er mais, sukkerrør, søt sorghum og sukkerroer. Imidlertid er disse artene avhengige av fruktbart jordbruksland og krever generelt betydelige eksterne ressurser (dvs. vann, plantevernmidler, gjødsel) for å oppnå høye avlinger.
USA og Brasil er verdens største produsenter av bioetanolbrensel. De utgjorde omtrent 84% av den globale produksjonen av bioetanol i 2018.
Korn og sukkerrør er de dominerende råvarene for etanolproduksjon i disse landene.
Etanolproduksjon i 2027 forventes å utgjøre 15% og 18% av global mais- og sukkerrørsproduksjon.
USA, i likhet med Europa, bruker hovedsakelig mais og hvetestivelse til å lage bioetanol, mens Brasil behandler sukkerrør. Generelt har sukkerrør et høyere etanolutbytte enn mais og andre avlinger som jordskokk.
Sukkerrør er imidlertid ideelt i tropiske og subtropiske klimaer, men ikke i tempererte klimaer. Derfor kan Tominabur ta et sted ved siden av mais i produksjonen av amerikansk etanol.