Olasz tudósok tanulmányozták az igénytelen csicsóka előnyeit. Kiderült, hogy ez egyfajta egyszerűen pótolhatatlan növény a megújuló energia előállításához.
Tudományos munkájuk során a Tusciai Egyetem Mezőgazdasági és Erdészeti Tudományok Karának (DAFNE) olasz tudósaiból álló csoport elmagyarázza, miért olyan jó és fontos a csicsóka.
A közelmúltban a bioüzemanyagok a járművek károsanyag-kibocsátásának csökkentésének stratégiai fókuszává váltak. De ugyanakkor a bioüzemanyagok termelését egyre inkább negatív következményei kapcsán emlegetik, mivel az ilyen célú fő növények, például mondjuk a repce, a búza vagy a szójabab nagy intenzitású mezőgazdasági gyakorlatot és termékeny talajt igényelnek - jegyzik meg a szerzők. (A bioüzemanyagok szénalapú energiaforrások, amelyek biológiai anyagokból származnak.)
Míg az EU Bizottság a bioüzemanyagokat legutóbb olyan termékként sorolta be, amelynek földterület-felhasználása közvetetten alacsony, az erőforrások csekély bevonásával marginális területeken termesztett növényekből származnak.
Emiatt Európában csak néhány növény képes magas hozamot elérni ezekkel a követelményekkel.
A csicsóka állattakarmány, bioüzemanyag, sőt gyümölcssör is.
Ebből a szempontból a csicsóka (Helianthus tuberosus L.) minden bizonnyal figyelemre méltó faj, mivel rendelkezik minden szükséges tulajdonsággal a frissített EU megújuló energiáról szóló irányelv (RED II) céljainak eléréséhez.
A csicsóka széles körben alkalmazkodik a változatos és gyakran alacsony hozamú környezethez más növények számára, és rendkívül alkalmazkodó.
Ez egy többcélú növény, amelyet emberi fogyasztásra (közvetlenül gumókban vagy édesítőszerek előállítására), gyógyszerészeti célokra, biomassza és bioenergia (bioetanol és biogáz) előállítására használnak.
Továbbá, hasonlóan a többi növényhez Asteraceaemint a cikória és a pórsáfrány, a csicsóka takarmánynövényként rendelkezik.
Érdekes módon a sörgyártás újításainak köszönhetően a gumókat édes és gyümölcsös sörök készítésére használják.
A csicsóka szárak és gumók sok inulint tartalmaznak, így bioüzemanyagként felhasználható etanolt képesek előállítani.
Különösen a szerves vegyületeket (például az inulint és a cellulózt) és a cukrokat dolgozzák fel etanol előállítására fermentáció és desztilláció útján.
Az elmúlt 20 évben jelentős munkát végeztek a biomassza üzemanyaggá történő átalakításának javítása érdekében. Azonban az első generációs bioüzemanyagokat (bioetanolt és élelmiszer-növényekből származó biodízelt) csak néhány növényből nyerik, változó hatékonysággal a napsugárzás kémiai energiává (biomasszává) való átalakításakor.
Különösen a bioüzemanyag-alapanyagok elsősorban a repce, az olajpálmák és a szójabab a biodízel számára; valamint cukornád, kukorica, cukorrépa és édes cirok bioetanolhoz.
Ezenkívül nem minden biomassza áll rendelkezésre betakarításra (vagyis a növényzet borításának biomassza a föld alatt általában a talajban marad), ezáltal csökken a nettó szénmegkötés és nő a feldolgozás hatékonysága.
Ezen okok miatt a következő generációs bioüzemanyag-termelő rendszerek növényfajai várhatóan legyőzik e korlátok némelyikét, különösen, ha termelékeny földalatti biomasszával rendelkeznek (azaz gyökerek vagy gumók).
Ezen túlmenően, mivel az intenzív mezőgazdasági földhasználat már kialakult a világ legtöbb régiójában, a bioenergia-növényeknek környezeti szempontból fenntarthatóaknak kell lenniük, hogy elkerüljék a mezőgazdasági biológiai sokféleségre, a talajra és a vízkészletekre gyakorolt további nyomást.
A tudósok bioenergia-növényeket keresnek a jövő számára
A kutatások a következő generációs bioüzemanyagok energiarendszerei felé haladnak, amelyek alacsonyabb környezeti hatással, magasabb termelékenységgel és magasabb megtérüléssel járnak, és kevesebb verseny folyik az élelmiszer- és takarmánynövények földhasználatáért.
Az izolált bioenergiás növényekből és a mezőgazdasági hulladékból származó lignocellulózos biomassza fenntartható erőforrásnak tekinthető a bioenergia-termelésben, de a cellulolitikus enzimeket alkalmazó hidrolízis munkaigényesebb és költségesebb, mint keményítő vagy melasz alapú biomassza használata.
Ebben a tekintetben a következő generáció legvonzóbb bioüzemanyag-rendszerei közé tartoznak az algák és a csicsóka, amely olyan gumót állít elő, amelyet szintén meg lehet termeszteni és betakarítani a meglévő infrastruktúra és a hasonló növények (gumós növények) számára használt mechanizmusok felhasználásával.
Miért van igazán szüksége a csicsókának Európára?
A csicsóka méltó energianövénysé teszi azokat a jellemzőket: gyors növekedés, magas szénhidráttartalom, megfelelő egységnyi szárazanyag / egységnyi terület, tápanyagban gazdag szennyvíz hasznosításának képessége, kórokozókkal szembeni ellenálló képesség / tolerancia, képesség, hogy könnyen növekedhessen minimális külső termelési költségek mellett, és marginális földeken.
Ez az utolsó szempont kulcsfontosságúnak ígérkezik az európai bioüzemanyagok jövője szempontjából.
Az Európai Parlament és a Tanács által elfogadott, megújuló energiáról szóló irányelv (RED) (2018/2001 irányelv) előírásainak megfelelően az EU Bizottsága nemrégiben felhatalmazáson alapuló jogi aktust fogadott el, amely meghatározza a kritikus kritériumokat mind a földhasználat fontos közvetett megváltoztatásának meghatározásához.
Az ILUC veszélyes alapanyag, amelynek jelentős közvetett termelési terjeszkedése van a magas szén-dioxid-tartalékokkal rendelkező földterületeken, és az alacsony kockázatú ILUC bioüzemanyagok, bio-folyadékok és biomassza-üzemanyagok tanúsítása.
A tanúsítás akkor adható meg, ha az üzemanyag megfelel az alábbi összesített kritériumoknak:
i. a fenntarthatósági kritériumoknak való megfelelés, ami azt jelenti, hogy nyersanyagokat csak olyan nem hasznosított földeken lehet termeszteni, amelyek nem gazdag széndioxidban;
ii. további nyersanyagok felhasználása a már használt földterületeken vagy a növekvő növények termelékenységének növelésére irányuló intézkedések eredményeként olyan területeken, amelyeket korábban nem használtak növénytermesztésre (nem használt földterületek), feltéve, hogy a földet elhagyták vagy súlyosan leromolták, vagy a termény kisgazda termesztette;
(iii) meggyőző bizonyíték arra, hogy az előző két kritérium teljesül.
Nyilvánvaló, hogy az irányelv követelményeinek megfelelően egy ilyen kiegészítő alapanyagnak csak akkor kell megfelelnie az alacsony kockázatú üzemanyag előállításának követelményeinek, ha azt fenntartható módon állítják elő.
Emiatt a csicsóka ígéretes jelölt, amely könnyen helyettesítheti az olyan növényeket, mint a kukorica és a cukorrépa.
Gyorsan növekvő biomassza a bioüzemanyagok számára
A növényi részek növekedési kinetikája azt jelzi, hogy képes optimális termést termelni Európában.
A levegő szárazanyagának kétharmadát - háromnegyedét szárak és ágak képviselik, míg a levelek és virágok alacsonyabb százalékot tartalmaznak. A száraz tömeg eloszlásának aránya nagyon sok tényezőtől függ: a fajtától, az ültetési időtől, az éghajlati és a növekedési körülményektől.
A teljes növénytömeg több mint 50% -a a szárban van.
A szár növekedésének két fázisa van. Az első öt hónapban lineárisan növekszik a szármagasság és a súly. Ezen időszak után a szár magassága eléri a maximumot és változatlan marad, miközben súlya csökken.
A növény maximális növekedése és súlya a környezeti feltételektől és genotípustól függően változik. A korai fajtáknál a végső magasság eléri a 140 cm-t, míg a későbbi fajtáknál a végső magasság körülbelül 280 cm.
Következésképpen a tenyészidőszak végén a késői fajták szárában a szárazanyag mennyisége körülbelül kétszerese volt a korai fajtákénak. Így a későn érő fajták teljes biomasszája magasabb, mint a korán érő fajtáké. A modellezés kimutatta, hogy a késői fajtáknál az optimális levélfelület hosszabb megőrzése lehetővé teszi a szárazanyag jobb felszívódását.
Zavartalan csicsóka
A szárazsággal és a sótartalommal szembeni ellenálló képessége miatt a csicsóka más gyökérnövények és gumók számára alkalmatlan talajban termeszthető. Jól nő a 4,4–8,6 pH-értékű talajokban.
Ha a nehéz agyagos és hidromorf talajok megnehezítik a gumók betakarítását, a csicsóka termeszthető a szár előállításához.
A gumók hozama, mérete és alakja általában a talaj típusától függ. Míg a könnyű agyagos talajok nagy gumókat hoznak létre, a nehéz talajok szárazság esetén jó hozamot biztosítanak az agyagos talajok jobb víztartó tulajdonságainak köszönhetően.
Ami a növekvő hőmérsékletet illeti, a csicsóka legtöbb fajtája legalább 125 fagymentes napos tenyészidőt igényel.
Az optimális hozam eléréséhez általában 6-26 ° C közötti hőmérséklet-növekedésre van szükség.
A növény közepesen ellenáll a fagynak. A korai növekedés során a növény elviseli a -6 ° C-os hőmérsékletet, bár az alacsony hőmérséklet levélklórózist okoz. Ami az őszi betakarítást illeti, a -2,8 ° C és -8,4 ° C közötti fagyok váltják ki a gumók hidegre akklimatizálódásának mechanizmusát. Ez javítja ízüket az inulin fruktózzá alakításával.
A természetes környezetben számos organizmus (mikroorganizmus, rovar és emlős) lép kölcsönhatásba a csicsóka növényekkel, köztük hat különböző méh- és darázscsalád.
Számos fitofágról és mikroorganizmusról számoltak be a csicsóka, de közülük nagyon kevés károsíthatja a kultúrát.
Általában a növény légi része kevésbé érzékeny a betegségekre, míg a gumók a késői növekedés és tárolás során érzékenyebbek. A legkárosabb kórokozó mikroorganizmusok a Sclerotinia sclerotiorum és a Sclerotinia rolfsii, amelyek rothadást okoznak.
Az előbbit a túlzott nitrogénműtrágyázás, az alacsony talaj pH-értéke vagy a hidromorf talajok, az utóbbit pedig a magas hőmérséklettel kombinált nedvesség.
A rozsda is okozta Puccinia helianthiés lisztharmat okozta Erisyphe chicoracearum, támadja meg a csicsókát, de az Alternaria helianthi miatt nem képesek korlátozni a hozamot, valamint a levélfoltot.
A gumók tárolásakor, különösen akkor, ha a betakarítás során megsérültek, a botrytis cinerea, Rhizopus nigricans, Fusarium и Pennicillum spp.... A fagyasztási eljárások azonban hatékonyan ellenőrzik ezeket a betegségeket.
Ami a rovarokat illeti, ezek elsősorban levéltetvek, de befolyásuk jelentéktelen.
A növény szívós és erős, ezért a csicsóka önmagában nagyon versenyképes gyomnövényzé válhat. Más gyorsan növő gyomok esetében a védekezés csak a vetés során szükséges, még a lombkorona bezárása előtt. Használhat kémiai és mechanikai (felső kikészítés, lazítás stb.) Gyomlálást is.
Miután a csicsóka leült a szántóföldre, meglehetősen nehéz eltávolítani, mivel a gumók vagy azok részei a földben maradnak, jól telelnek a talajban.
Csicsóka válogatás
A csicsóka értékes biológiai és biokémiai tulajdonságai alapozzák az élelmiszeriparban és az iparban való egyetemes felhasználását, ami a termés genetikai javítását teszi szükségessé.
A tenyésztés fókuszában az gumók hozama és az élelmiszer és takarmány inulin tartalma, újabban pedig a bioüzemanyag-termelés biomassza-növekedése áll.
A csicsóka hagyományosan korlátozott használata miatt azonban a tenyésztésben mindeddig kevés előrelépés történt. A tenyésztés-fejlesztési beruházások szintén ingatagak, és az egyes országok iparának keresletétől függenek.
A csicsóka iránti érdeklődés újjáéledése az 1970-es és 1980-as években, összefüggésben az energiaválsággal és az élelmiszerhiánnyal, reményt keltett abban, hogy összehangoltabban és intenzívebben lehet fellépni a felmerülő igényeket kielégítő új fajták kifejlesztésében.
Azóta jelentősen megnőtt a növénytermesztés területe, különösen az elmúlt évtizedben és az ázsiai országokban.
Tekintettel a jelenlegi éghajlatváltozásra, új fenntartható energiaforrások keresésének szükségességére és az élelmiszertermelés területének csökkentésére, a csicsóka tenyésztésbe történő beruházás nagyrészt indokoltnak tűnik.
Az USA-t a csicsóka is érdekelheti
Az etanol előállításához messze a leggyakoribb növények a kukorica, a cukornád, az édes cirok és a cukorrépa. Ezek a fajok azonban termékeny mezőgazdasági földterülettől függenek, és általában jelentős külső erőforrásokra (azaz vízre, növényvédő szerekre, műtrágyákra) van szükségük a magas hozam eléréséhez.
Az Egyesült Államok és Brazília a világ legnagyobb bioetanol-üzemanyag-gyártója. 84-ban a globális bioetanol-termelés mintegy 2018% -át tették ki.
A gabona és a cukornád az etanolgyártás meghatározó nyersanyaga ezekben az országokban.
Az etanol-termelés 2027-ben várhatóan a kukorica és cukornád globális termelésének 15% -át és 18% -át adja.
Az Egyesült Államok, Európához hasonlóan, főleg kukoricát és búzakeményítőt használ a bioetanol előállításához, míg Brazília cukornádot dolgoz fel. Általában a cukornádnak nagyobb az etanolhozama, mint a kukoricának és más növényeknek, például a csicsóka.
A cukornád azonban ideális trópusi és szubtrópusi éghajlaton, de nem mérsékelt éghajlaton. Ezért Tominabur helyet kaphat a kukorica mellett az amerikai etanol előállításában.