Итальяндық ғалымдар қарапайым емес Иерусалим артишокасының пайдасын зерттеді. Бұл жаңартылатын энергияны өндіру үшін таптырмайтын мәдениеттің бір түрі екендігі белгілі болды.
Өзінің ғылыми жұмысында Тушия университетінің ауылшаруашылық және орман ғылымдары факультетінің (DAFNE) итальяндық ғалымдар тобы Иерусалим артишокының неге жақсы және маңызды екенін түсіндіреді.
Жақында биоотын көлік құралдары шығарындыларын азайтудың стратегиялық бағыты болды. Бірақ сонымен бірге биоотын өндірісі оның теріс салдарлары тұрғысынан көбірек айтылады, өйткені рапс, бидай немесе соя сияқты мақсаттарға арналған негізгі дақылдар жоғары қарқынды ауылшаруашылық тәжірибелерін және құнарлы топырақты қажет етеді, дейді авторлар. (Биоотын - бұл биологиялық материалдан алынған көміртегі негізіндегі энергия көзі).
Еуропалық Одақ Комиссиясы жақында биоотын ресурстарын аз пайдаланумен маргиналды жерлерде өсірілетін дақылдардан алынған жерді пайдаланудағы жанама өзгерістердің деңгейі төмен өнім ретінде жіктеді.
Осы себепті Еуропадағы бірнеше дақыл ғана осы талаптарға сәйкес жоғары өнім алуға мүмкіндік береді.
Иерусалим артишокы - ауылшаруашылық жануарларына арналған жем, биоотын және тіпті жеміс сырасы.
Осы тұрғыдан алғанда, Иерусалим артишокы (Helianthus tuberosus L.), әрине, назар аударуға тұрарлық түр, өйткені ол ЕО-ның жаңартылатын энергия бойынша жаңартылған директивасының (ҚЫЗЫЛ II) мақсаттарына жету үшін қажетті барлық атрибуттарға ие.
Иерусалим артишокы басқа дақылдар үшін әр түрлі және көбінесе аз өнімді ортаға бейімделген және жоғары бейімделгіштігі бар.
Бұл адамның тұтынуы үшін (тікелей түйнектерде немесе тәттілендіргіштерде), фармацевтикалық мақсаттарда, биомассаны және биоэнергияны (биоэтанол мен биогаз) өндіру үшін қолданылатын көп мақсатты дақыл.
Сонымен қатар, басқа өсімдіктерге ұқсас Жұлдызшалармысалы, цикорий және мақсары, Иерусалим артишок жемшөп дақылдары ретінде әлеуетке ие.
Бір қызығы, сыра қайнату саласындағы жаңашылдықтардың арқасында түйнектер тәтті және жемісті сыра өндіруге пайдаланылады.
Иерусалим артишокының сабақтарының және түйнектерінің құрамында инулин мөлшері жоғары, биоотын ретінде пайдалану үшін этанол алу мүмкіндігі бар.
Атап айтқанда, органикалық қосылыстар (мысалы, инулин және целлюлоза) және қант ферменттеу және айдау арқылы этанол алу үшін өңделеді.
Соңғы 20 жыл ішінде биомассаның отынға айналуын жақсарту бойынша айтарлықтай жұмыстар атқарылды. Алайда, бірінші буынды биоотын (тамақ дақылдарынан алынған биоэтанол және биодизель) күн сәулелерін химиялық энергияға (биомасса) түрлендіруде әр түрлі тиімділігі бар бірнеше дақылдардан алынады.
Атап айтқанда, биоотынға арналған шикізат негізінен рапид, майлы пальмалар және биодизельге арналған соя; және қант, жүгері, қант қызылшасы, биоэтанолға арналған тәтті қымыздық.
Сонымен қатар, барлық биомассаны жинауға жарамайды (яғни, жер астындағы өсімдіктердің биомассасы әдетте топырақта қалады), сондықтан көміртектердің таза секрециясы азаяды және өңдеу тиімсіздігі жоғарылайды.
Осы себептерге байланысты биоотын өндірудің келесі буын жүйелеріне арналған өсімдіктер кейбір шектеулерді жеңеді деп күтілуде, әсіресе егер олар жер асты биомассасын (яғни тамырлары немесе түйнектері) берсе.
Сонымен қатар, әлемнің көптеген аймақтарында ауылшаруашылық жерлерін интенсивті пайдалану енгізілгендіктен, биоэнергетикалық дақылдар ауылшаруашылық биоалуантүрлілікке, топырақ пен су ресурстарына қосымша ауыртпалық болмас үшін экологиялық тұрғыдан тұрақты болуы керек.
Ғалымдар болашақтың биоэнергетикалық дақылдарын іздеуде
Зерттеу қоршаған ортаға әсері аз, биоотынның жаңа ұрпағынан энергия өндіретін жүйелер бағытында, өнімділігі жоғары және инвестициялардың көп қайтарымы, сонымен қатар жерді азық-түлік және жемдік дақылдармен пайдалануға бәсекелестіктің төмендеуін ескере отырып жүргізілуде.
Оқшауланған биоэнергия дақылдары мен ауылшаруашылық қалдықтарынан алынған лигноцеллюлоздық биомасса биоэнергия өндірісі үшін тұрақты ресурс болып саналады, бірақ целлюлиттік ферменттерді қолданатын гидролиз крахмал немесе патока биомассасын қолданудан гөрі ауыр және қымбат әдіс болып табылады.
Осыған байланысты, келесі ұрпақтың биоотынының ең тартымды жүйелерінің бірі қызғылт балдырлар мен Иерусалим артишокы болып табылады, олар түйнектерді шығарады, ол сонымен қатар ұқсас дақылдарға (түйнекті өсімдіктерге) қолданылатын инфрақұрылым мен механизмдерді пайдаланып өсіруге және жинауға болады.
Неліктен Иерусалим артишокы Еуропаға өте қажет
Иерусалим Артишокын лайықты энергия дақылына айналдыратын сипаттамаларға мыналар жатады: тез өсу, көмірсулардың көп мөлшері, бір ауданға сәйкес келетін құрғақ заттың мөлшері, қоректік заттарға бай сарқынды суларды пайдалану мүмкіндігі, патогенге төзімділік / шыдамдылық, сыртқы өндірістік шығындармен оңай өсу мүмкіндігі және маргиналды жерлерде.
Бұл соңғы аспект Еуропадағы биоотын болашағы үшін маңызды болып табылады.
Еуропалық Парламент пен Кеңес қабылдаған Жаңартылған энергия жөніндегі директивада (ҚЫЗЫЛ) (2018/2001 директивасы) қарастырылғанына сәйкес, ЕО Комиссиясы жақында жер пайдаланудың маңызды өзгерістерін анықтау критерийлерін белгілейтін өкілетті акт қабылдады.
ILUC - бұл көміртегі жоғары қоры бар өндірістік кеңістіктің жанама кеңеюі және қауіпті шикізат, ILUC биоотын, биофлюидтер мен биомасса отындарының қаупі аз.
Егер отын келесі кумулятивтік өлшемдерге сәйкес келсе, сертификат берілуі мүмкін:
(i) тұрақтылық критерийлеріне сәйкес келу, бұл шикізатты тек көміртегіге бай емес пайдаланылмаған жерде өсіруге болатындығын білдіреді;
(ii) бұрын пайдаланылған жерлерде өнімділікті арттыру шаралары немесе қосымша дақылдар өсіру үшін бұрын шикізатты пайдалану (пайдаланылмаған жерлер), егер бұл жер қалдырылған немесе қатты деградацияға ұшыраған немесе егін болған жағдайда кішігірім иесі өсірген;
(iii) алдыңғы екі критерийдің орындалғандығы туралы дәлелді дәлелдер.
Міндетті түрде, директиваның талаптарына сәйкес, мұндай қосымша шикізат, егер олар тұрақты түрде алынған жағдайда ғана төмен қауіпті жанармай өндіруге қойылатын талаптарға сай болуы керек.
Осы себепті, Иерусалим артишокы - жүгері мен қант қызылшасы сияқты дақылдарды оңай алмастыра алатын үміткер.
Биоотын үшін тез өсетін биомасса
Өсімдік бөлшектерінің өсу кинетикасы оның Еуропада оңтайлы дақыл шығара алатындығын көрсетеді.
Ауаның құрғақ затының төрттен үштен екісіне үштен екісі сабақтар мен бұтақтармен ұсынылған, ал жапырақтары мен гүлдері төмен пайызды құрайды. Құрғақ салмақтың бөліну үлесі көптеген факторларға байланысты: әртүрлілік, отырғызу уақыты, климаттық жағдайлар және өсу шарттары.
Өсімдіктердің жалпы массасының 50% -дан астамы сабақта болады.
Өсуді тоқтатудың екі кезеңі бар. Алғашқы бес айда сабақтың биіктігі мен салмағының сызықтық ұлғаюы байқалады. Осы кезеңнен кейін сабақтың биіктігі максимумға жетіп, өзгеріссіз қалады, ал салмағы азаяды.
Өсімдіктің максималды биіктігі мен салмағы қоршаған орта жағдайына және генотипке байланысты өзгереді. Ерте сорттарда соңғы биіктігі 140 см жетеді, ал кейінгі сорттарда соңғы биіктігі шамамен 280 см құрайды.
Демек, вегетациялық кезеңнің соңында кеш сорттардың сабақтарындағы құрғақ зат мөлшері ерте сорттарға қарағанда шамамен екі есе көп болды. Осылайша, кеш пісетін сорттардың жалпы биомассасы ерте пісетін сорттарға қарағанда жоғары. Модельдеу көрсеткендей, кейінгі сорттарда оңтайлы жапырақ аймағының ұзақ сақталуы құрғақ затты жақсы сіңіруге мүмкіндік береді.
Асықпай Иерусалим артишокы
Құрғақшылыққа және тұздануға төзімділігі арқасында Иерусалим артишокын басқа тамыр дақылдары мен түйнектерге жарамсыз топырақта өсіруге болады. Ол рН 4,4-тен 8,6-ға дейін топырақта жақсы өседі.
Егер ауыр сазды және гидроморфты топырақтар түйнектерді жинауды қиындата алса, мұндай жағдайда Иерусалим артишокын сабақтарды өсіру үшін өсіруге болады.
Жалпы, түйнектердің өнімділігі, мөлшері мен формасы топырақтың түріне байланысты. Жеңіл саздауыт топырақтар үлкен түйнектер шығарса, ауыр топырақтар сазды топырақтардың ылғалды сақтайтын қасиеттерінің арқасында жақсы құрғақшылық береді.
Өсіру температурасына келетін болсақ, Иерусалим артишокасының көптеген сорттары үшін вегетациялық кезең кем дегенде 125 аязсыз күнді қажет етеді.
Жалпы, оңтайлы өнімділік алу үшін өсіру температурасы 6–26 ° C аралығында болуы керек.
Зауыт аязға орташа төзімділікке ие. Ерте өсу кезінде дақыл температураны -6 ° C дейін көтереді, дегенмен төмен температура жапырақ хлорозын тудырады. Күзгі егін жинауға келер болсақ, -2,8 ° С-ден -8,4 ° С-ге дейінгі аяз түйнектерді суыққа икемдейді. Бұл олардың дәмін инулиннің фруктозаға айналуына байланысты жақсартады.
Табиғи ортада кейбір ағзалар (микроорганизмдер, жәндіктер мен сүтқоректілер) Иерусалим артихок өсімдіктерімен, соның ішінде алты түрлі аралар мен бамблдар тұқымдастарымен әрекеттеседі.
Көптеген фитофагтар мен микроорганизмдер Иерусалим artichoke-да тіркелген, бірақ олардың көпшілігі мәдениетке айтарлықтай зиян келтіруі мүмкін.
Жалпы алғанда, өсімдіктің жер беті бөлігі ауруға аз сезімтал болады, ал кеш өсу мен сақтау кезінде түйнектерге сезімтал болады. Ең зиянды қоздырғыштар - шірік тудыратын Sclerotinia sclerotiorum және Sclerotinia rolfsii.
Біріншісіне шамадан тыс азот тыңайтқышы, төмен рН немесе гидроморфты топырақ, ал екіншісіне жоғары температура әсерінен ылғал әсер етеді.
Сондай-ақ, тот пайда болды Puccinia helianthiжәне ұнтақты көгеру Эрисифтік чикоракарий, Иерусалим артишокына әсер етеді, бірақ олар Alternaria helianthi себебінен жапырақтары тәрізді кірістілікті шектей алмайды.
Түйнектерді сақтау кезінде, әсіресе олар егін жинау кезінде зақымдалғанда, туындаған аурулар Botrytis cinerea, Rhizopus nigricans, Фусарий и Pennicillum spp.. Алайда мұздату процедуралары бұл ауруларды тиімді басқарады.
Жәндіктерге келетін болсақ, бұл негізінен тли, бірақ олардың әсері шамалы.
Зауыт қатты және күшті, сондықтан Иерусалим артишокы өздігінен бәсекеге қабілетті арамшөпке айналуы мүмкін. Басқа тез өсетін арамшөптерге келетін болсақ, олармен күрес тек жапырақ жабылғанша себу кезінде қажет. Химиялық және механикалық (жоғарғы байлау, қопсыту және т.б.) арамшөптерді қолдануға болады.
Иерусалим артишокы далаға жайғасқан кезде, оны алып тастау өте қиын, өйткені түйнектер немесе олардың бөліктері топырақта жақсы қыстап қалады.
Иерусалим артишокын таңдау
Иерусалим артишокының құнды биологиялық және биохимиялық қасиеттері оны тағамдық және өнеркәсіптік өндірістерде әмбебап қолданудың негізі болып табылады, бұл дақылдың генетикалық жақсаруын қажет етеді.
Іріктеуде басты назар түйнектің шығымдылығына және азық пен жемге арналған инулиннің мөлшеріне, жақында биоотын өндірісі үшін биомассаны құруға аударылды.
Алайда, Иерусалим артишокы дәстүрлі түрде шектеулі қолданылғандықтан, бүгінгі таңда асыл тұқымды өсіруде айтарлықтай аз жетістіктерге қол жеткізілді. Асыл тұқымды өндірістерге салынған инвестициялар құбылмалы және әр елдегі өнеркәсіпшілердің сұранысына байланысты.
1970-1980 жылдардағы энергетикалық дағдарыс пен азық-түлік тапшылығымен байланысты Иерусалим артишокына деген қызығушылықтың жандануы пайда болған қажеттіліктерді қанағаттандыру үшін жаңа сорттарды әзірлеу үшін үйлесімді және қарқынды іс-әрекеттерді қолдады.
Содан бері, әсіресе Азия елдерінде, соңғы онжылдықта егістік алқаптарының едәуір кеңеюі байқалды.
Ағымдағы климаттың өзгеруін ескере отырып, жаңа тұрақты энергия көздерін іздеу қажеттілігі және азық-түлік өндіруге арналған алаңдардың қысқаруы, Иерусалим артишокын таңдауға салынған инвестициялар негізінен ақталған сияқты.
АҚШ-та сонымен қатар қызықты Иерусалим артишок болуы мүмкін
Бүгінгі таңда этанолды өндіру үшін кең таралған дақылдар - жүгері, қант қант, тәтті құмай және қант қызылшасы. Алайда, бұл түрлер құнарлы ауылшаруашылық жерлеріне тәуелді және жоғары өнім алу үшін, әдетте, айтарлықтай сыртқы ресурстарға (яғни су, пестицидтер, тыңайтқыштар) мұқтаж.
Америка Құрама Штаттары мен Бразилия әлемдегі ең үлкен биоэтанол отын өндірушісі болып табылады. Олар 84 жылы әлемдік биоэтанол өндірісінің 2018% құрады.
Дәнді дақылдар мен қант қанттары осы елдердегі этанол өндірісі үшін басым шикізат болып табылады.
2027 жылы этанол өндірісі дүниежүзілік жүгері мен қант өндірісінің 15 және 18% құрайды деп күтілуде.
Америка Құрама Штаттары Еуропа ретінде жүгері мен бидай крахмалын негізінен биоэтанол алу үшін пайдаланады, ал қант қамысы Бразилияда өңделеді. Жалпы алғанда, қант қамысы жүгеріге және Иерусалим артишокасына ұқсас басқа дақылдарға қарағанда этанолдың шығымдылығы жоғары.
Дегенмен, қант құмыра тропикалық және субтропиктік аймақта өте қолайлы, бірақ қоңыржай климатта емес. Сондықтан, томинабур американдық этанол өндірісіндегі жүгерінің жанында орналасуы мүмкін.