دانشمندان ایتالیایی مزایای کنگر فرخنده بیت المقدس را مطالعه کرده اند. معلوم است که این نوعی فرهنگ ضروری برای تولید انرژی تجدید پذیر است.
در کار علمی خود ، تیمی از دانشمندان ایتالیایی دانشکده علوم کشاورزی و جنگلها (DAFNE) ، دانشگاه توشیا ، توضیح می دهند که چرا کنگره بیت المقدس اینقدر خوب و مهم است.
اخیراً سوختهای زیستی به یک جهت استراتژیک برای کاهش تولید گازهای گلخانه ای از وسایل نقلیه تبدیل شده اند. اما در عین حال ، تولید سوختهای زیستی به دلیل پیامدهای منفی آن به طور فزاینده ای مورد اشاره قرار می گیرد ، زیرا نویسندگان یادآور می شوند که عمده محصولات زراعی برای این منظور ، از جمله مثلاً کلزا ، گندم یا سویا ، به اقدامات کشاورزی با شدت زیاد و خاکهای حاصلخیز احتیاج دارند. (سوختهای زیستی منابع انرژی مبتنی بر کربن هستند که از مواد بیولوژیکی حاصل می شوند).
در حالی که اخیراً کمیسیون اتحادیه اروپا سوختهای زیستی را به عنوان محصولی با سطح اندک تغییرات غیرمستقیم در کاربری زمین طبقه بندی کرده است ، حاصل از محصولات زراعی که در اراضی حاشیه ای با مصرف کمی منابع استفاده می شود.
به همین دلیل ، تنها چند محصول در اروپا با این الزامات می توانند به بازدهی بالایی برسند.
کنگر فرنگی اورشلیم یک خوراک برای حیوانات کشاورزی ، سوخت های زیستی و حتی آبجو میوه ای است.
از این منظر ، کنگر فرنگی بیت المقدس (Helianthus tuberosus L.البته ، گونه ای است که باید مورد توجه واقع شود ، زیرا دارای تمام ویژگی های لازم برای دستیابی به اهداف دستورالعمل به روز شده انرژی تجدید پذیر اتحادیه اروپا (RED II) است.
کنگر فرنگی بیت المقدس به طور گسترده با محیط متنوع و اغلب کم بازده برای سایر محصولات سازگار است و از سازگاری بالایی برخوردار است.
این یک محصول چند منظوره است که برای مصرف انسان (به طور مستقیم در غده ها یا برای شیرین کننده ها) ، برای اهداف دارویی ، برای تولید زیست توده و بیولوژیکی (بیوتانول و بیوگاز) مورد استفاده قرار می گیرد.
علاوه بر این ، مشابه گیاهان دیگر آستراسه، مانند کاسنی و گلرنگ ، کنگر فرنگی بیت المقدس پتانسیل دارد به عنوان یک محصول خوراک.
جالب اینجاست که به لطف نوآوری در صنعت آبجو ، غده ها برای تولید آبجو شیرین و میوه ای استفاده می شوند.
ساقه ها و غده های کنگر فرنگی بیت المقدس با محتوای بالای انسولین با پتانسیل تولید اتانول برای استفاده به عنوان سوخت زیستی مشخص می شوند.
به طور خاص ، ترکیبات آلی (مانند اینولین و سلولز) و قندها برای تولید اتانول توسط تخمیر و تقطیر پردازش می شوند.
در طول 20 سال گذشته ، کار قابل توجهی برای بهبود تبدیل زیست توده به سوخت انجام شده است. با این حال ، سوختهای زیستی نسل اول (بیواتانول و بیودیزل حاصل از محصولات غذایی) فقط از چند محصول با راندمانهای مختلف در تبدیل اشعه خورشیدی به انرژی شیمیایی (زیست توده) استخراج می شوند.
به طور خاص ، خوراکهای سوختهای زیستی به طور عمده کلزا ، نخل روغن و سویا برای بیودیزل هستند. و نیشکر ، ذرت ، چغندرقند ، و سورگوم شیرین برای بیوتانول.
علاوه بر این ، همه زیست توده برای جمع آوری مناسب نیست (به عنوان مثال زیست توده پوشش گیاهی در زیر زمین معمولاً در خاک باقی می ماند) ، بنابراین جداسازی کربن خالص کاهش می یابد ، و عدم کارایی پردازش افزایش می یابد.
به همین دلایل پیش بینی می شود گونه های گیاهی برای سیستم های تولید سوخت های زیستی نسل بعدی بر برخی از این محدودیت ها غلبه کنند ، به ویژه اگر آنها زیست توده زیرزمینی (یعنی ریشه یا غده) داشته باشند.
علاوه بر این ، از آنجایی که استفاده از اراضی کشاورزی فشرده قبلاً در اکثر مناطق جهان معرفی شده است ، برای جلوگیری از فشارهای اضافی بر تنوع زیستی کشاورزی ، خاک و منابع آبی باید محصولات بیولوژیکی از نظر محیط زیست پایدار باشند.
دانشمندان به دنبال محصولات بیولوژیکی آینده هستند
تحقیقات در راستای سیستم های انرژی از نسل جدید سوخت های زیستی با تأثیر کمتر محیطی ، بهره وری بیشتر و بازده بیشتر سرمایه گذاری و همچنین با در نظر گرفتن کاهش رقابت در کاربری اراضی با محصولات غذایی و خوراک دام انجام می شود.
زیست توده لیگنوسلولزی از محصولات بیولوژیکی جدا شده و زباله های کشاورزی یک منبع پایدار برای تولید بیولوژیکی در نظر گرفته می شود ، اما هیدرولیز با استفاده از آنزیم های سلولولیتیک روشی پر کار و پرهزینه تر از استفاده از زیست توده نشاسته یا ملاس است.
از این نظر ، در بین جذاب ترین سیستمهای سوخت بیولوژیکی نسل بعدی جلبکهای جالب توجه و کنگر فرنگی بیت المقدس وجود دارد که غده ای تولید می کند که با استفاده از زیرساخت ها و سازوکارهای موجود استفاده شده برای محصولات مشابه (گیاهان غده) نیز قابل رشد و برداشت است.
چرا کنگر فرنگی بیت المقدس واقعاً به اروپا احتیاج دارد
خصوصیاتی که کنگر فرنگی اورشلیم را به عنوان یک محصول انرژی ارزشمند شامل می کند عبارتند از: رشد سریع ، محتوای بالای کربوهیدرات ، ماده خشک مربوط به کل در واحد سطح ، امکان استفاده از فاضلاب غنی از مواد مغذی ، مقاومت / تحمل در برابر پاتوژن ، توانایی رشد آسان با حداقل هزینه های تولید خارجی و در اراضی حاشیه ای.
این جنبه آخر نوید بخش اصلی آینده سوختهای زیستی در اروپا است.
مطابق دستورالعمل تجدید نظر شده در مورد انرژی تجدیدپذیر (RED) مصوب پارلمان اروپا و شورا (دستورالعمل 2018/2001) ، کمیسیون اتحادیه اروپا اخیراً قانونی را به تصویب رساند که معیارهای تعیین تغییرات غیرمستقیم مهم در استفاده از زمین را تعیین می کند.
ILUC یک ماده خطرناک با گسترش غیرمستقیم قابل توجه فضای تولید در زمینی با ذخایر کربن بالا و صدور گواهینامه سوخت های زیستی ، سیالات بیولوژیکی و سوخت های زیست توده با ILUC کم خطر است.
اگر سوخت معیارهای تجمعی زیر را داشته باشد ، ممکن است گواهینامه صادر شود:
(i) رعایت معیارهای پایداری ، به این معنی که مواد اولیه را فقط می توان در زمین های بلااستفاده پرورش داد که غنی از کربن نیست
(ii) استفاده از مواد اولیه اضافی در نتیجه اقدامات برای افزایش بهره وری در زمینهای قبلاً استفاده شده یا محصولات زراعی در مناطقی که قبلاً برای کشت محصولات زراعی استفاده نشده بود (زمین بدون استفاده) ، مشروط بر اینکه زمین رها شده یا به شدت تخریب شده باشد ، یا محصول بزرگ شده توسط یک مالک کوچک
(iii) شواهد قانع کننده ای مبنی بر اینکه دو معیار قبلی برآورده شده اند.
بدیهی است ، مطابق با الزامات دستورالعمل ، چنین مواد اولیه اضافی فقط باید در شرایطی که به صورت پایدار بدست آمده باشند ، الزامات تولید سوختهای کم خطر را برآورده سازند.
به همین دلیل ، کنگر فرنگی بیت المقدس کاندیدای امیدوار کننده ای است که به راحتی می تواند محصولاتی مانند ذرت و چغندرقند را جایگزین کند.
به سرعت در حال رشد زیست توده سوختهای زیستی
سینتیک رشد قطعات گیاهی نشانگر توانایی آن در تولید بهینه محصولات زراعی در اروپا است.
دو سوم تا سه چهارم ماده خشک هوا توسط ساقه ها و شاخه ها نشان داده می شود ، در حالی که برگ ها و گل ها درصد کمتری دارند. نسبت توزیع وزن خشک به عوامل زیادی وابسته است: تنوع ، زمان کاشت ، شرایط آب و هوایی و شرایط رشد.
بیش از 50٪ از کل جرم گیاهان در ساقه است.
دو مرحله برای رشد ساقه وجود دارد. در طی پنج ماه اول ، افزایش خطی در قد و وزن ساقه مشاهده می شود. پس از این مدت ، ارتفاع ساقه به حداکثر خود می رسد و بدون تغییر باقی می ماند و وزن آن کاهش می یابد.
حداکثر ارتفاع و وزن گیاه بسته به شرایط محیطی و ژنوتیپ متفاوت است. در ارقام اولیه ، ارتفاع نهایی به 140 سانتی متر می رسد ، در حالی که در گونه های بعدی ، ارتفاع نهایی حدود 280 سانتی متر است.
در نتیجه ، در پایان فصل رشد ، میزان ماده خشک موجود در ساقه ارقام دیررس تقریباً دو برابر بیشتر از ارقام اولیه بود. بنابراین ، زیست توده کل ارقام دیررس بالاتر از انواع زودرس رسیده است. مدل سازی نشان داد که در گونه های بعدی ، حفظ طولانی تر سطح مطلوب برگ امکان جذب بهتر ماده خشک را فراهم می آورد.
کنگر فرنگی بیت المقدس بدون دردسر
به دلیل مقاومت در برابر خشکسالی و شور شدن ، کنگر فرنگی بیت المقدس را می توان در خاک هایی مناسب برای سایر محصولات ریشه ای و غده ها کشت. در خاکهایی با pH 4,4/8,6 تا XNUMX/XNUMX به خوبی رشد می کند.
اگر خاکهای سنگین و خاکهای هیدرومورفیک بتوانند برداشت غده ها را پیچیده کنند ، در چنین شرایطی کنگر فرنگی بیت المقدس را می توان برای تولید ساقه کشت.
به طور کلی ، عملکرد ، اندازه و شکل غده ها به نوع خاک بستگی دارد. در حالی که خاکهای لومی سبک وزن غده های بزرگی تولید می کنند ، اما خاکهای سنگین به دلیل خاصیت حفظ بهتر رطوبت خاک های رس ، بازده خشکسالی خوبی را به دست می آورند.
در مورد دمای سطح زیر کشت ، برای اکثر انواع کنگر فرنگی بیت المقدس ، دوره پوشش گیاهی حداقل 125 روز بدون یخبندان لازم است.
به طور کلی ، درجه حرارت کشت در محدوده 6 تا 26 درجه سانتیگراد برای به دست آوردن عملکرد مطلوب مورد نیاز است.
این گیاه در برابر سرما از مقاومت متوسطی برخوردار است. در طول رشد اولیه ، محصول درجه حرارت تا -6 درجه سانتیگراد را تحمل می کند ، اگرچه درجه حرارت پایین باعث کلروز برگ می شود. در مورد برداشت پاییز ، یخبندان ها از -2,8- درجه سانتیگراد تا -8,4 درجه سانتیگراد مکانیسم سازگاری غده ها را به سرما تحریک می کنند. این امر به دلیل تبدیل اینولین به فروکتوز باعث افزایش طعم آنها می شود.
در محیط طبیعی ، برخی ارگانیسم ها (میکروارگانیسم ها ، حشرات و پستانداران) با گیاهان کنگر فرنگی قدس ، از جمله شش خانواده مختلف زنبورها و زنبورها در تعامل هستند.
بسیاری از فیتوفاژها و میکروارگانیسم ها بر روی کنگر فرنگی بیت المقدس ثبت شده اند ، اما بسیاری از آنها می توانند به فرهنگ آسیب جدی وارد کنند.
به طور کلی ، قسمت هوایی گیاه نسبت به بیماری حساسیت کمتری دارد ، در حالی که غده ها در اواخر رشد و انبارداری حساسیت بیشتری دارند. مضر ترین پاتوژن ها Sclerotinia sclerotiorum و Sclerotinia rolfsii هستند که باعث پوسیدگی می شوند.
اولی توسط کود نیتروژن بیش از حد ، pH پایین خاک یا خاکهای هیدرومورفیک ، و دومی توسط رطوبت همراه با درجه حرارت بالا ترویج می شود.
همچنین زنگ زدگی ایجاد می شود Puccinia helianthiو کپک پودری ناشی از Erisyphe chicoracearum، بر کنگر فرنگی بیت المقدس تأثیر می گذارند ، اما آنها قادر به کاهش عملکرد نیستند ، مانند لکه برگ به دلیل Alternaria helianthi.
هنگام ذخیره غده ها ، به ویژه هنگامی که در هنگام برداشت محصول آسیب ببینند ، بیماری های ناشی از آن ایجاد می شود بوتریتیس سینریا, نیگریکهای Rhizopus, فوزاریوم и پنینیلوم spp.. با این حال ، روشهای انجماد به طور مؤثر این بیماری ها را کنترل می کنند.
در مورد حشرات ، این عمدتاً شته ها است ، اما تأثیر آنها ناچیز است.
این گیاه سخت و قوی است ، بنابراین کنگر فرنگی بیت المقدس می تواند به خودی خود تبدیل به یک علف هرز بسیار رقابتی شود. در مورد سایر علفهای هرز که به سرعت رشد می کنند ، مبارزه با آنها فقط در زمان کاشت تا زمان بسته شدن سایبان ضروری است. هر دو ماده شیمیایی و مکانیکی (پانسمان بالا ، شل شدن و غیره) از علفهای هرز استفاده می شود.
هنگامی که کنگر فرنگی بیت المقدس در این منطقه مستقر شد ، برداشتن آن بسیار دشوار است ، زیرا غده ها یا قسمت هایی از آنها در زمین باقی می مانند و زمستان های خوبی در خاک دارند.
انتخاب کنگر فرنگی بیت المقدس
خواص ارزشمند بیولوژیکی و بیوشیمیایی کنگر فرنگی بیت المقدس پایه و اساس استفاده جهانی آن در صنایع غذایی و صنعتی است که این امر به پیشرفت ژنتیکی محصول نیاز دارد.
تمرکز اصلی در انتخاب بر عملکرد غده ها و میزان اینولین در مواد غذایی و خوراک است و اخیراً تمرکز بیشتر روی ساخت زیست توده برای تولید سوخت های زیستی بوده است.
با این حال ، با توجه به استفاده محدود از کنگر فرنگی قدس ، تا به امروز ، پیشرفت بسیار کمی در پرورش انجام شده است. سرمایه گذاری در تحولات پرورش نیز بی ثبات است و به تقاضای صنعتگران در هر کشور بستگی دارد.
علاقه دوباره به کنگر فرنگی قدس در دهه 1970 و 1980 ، همراه با بحران انرژی و کمبود مواد غذایی ، اقدام هماهنگ و فشرده تر برای توسعه گونه های جدید برای رفع نیازهای نوظهور را تشویق کرد.
از آن زمان ، گسترش قابل توجهی از مناطق زراعی به ویژه در دهه گذشته در کشورهای آسیایی به ثبت رسیده است.
با توجه به تغییرات فعلی آب و هوا ، نیاز به یافتن منابع انرژی پایدار جدید و کاهش مساحت در نظر گرفته شده برای تولید مواد غذایی ، به نظر می رسد سرمایه گذاری در انتخاب کنگر فرنگی قدس تا حد زیادی قابل توجیه است.
ایالات متحده آمریکا همچنین ممکن است کنگر فرنگی جالب قدس باشد
تا به امروز ، رایج ترین محصولاتی که برای تولید اتانول مورد استفاده قرار می گیرد ذرت ، نیشکر ، سورگوم شیرین و چغندرقند است. با این حال ، این گونه ها به زمین های حاصلخیز کشاورزی وابسته هستند و به عنوان یک قاعده ، برای دستیابی به بازده های بالا ، به منابع خارجی قابل توجهی (یعنی آب ، سموم دفع آفات ، کود) احتیاج دارند.
ایالات متحده و برزیل بزرگترین تولیدکننده سوخت بیوتانول در جهان هستند. آنها حدود 84 درصد از تولید جهانی بیوتانول در سال 2018 را به خود اختصاص دادند.
غلات و نیشکر مواد اولیه غالب برای تولید اتانول در این کشورها هستند.
انتظار می رود تولید اتانول در سال 2027 ، 15 و 18 درصد از تولید ذرت و نیشکر در جهان باشد.
ایالات متحده ، مانند اروپا ، عمدتا از نشاسته ذرت و گندم برای تولید بیوتانول استفاده می کند ، در حالی که نیشکر در برزیل فرآوری می شود. به طور کلی ، نیشکر نسبت به ذرت و سایر محصولات زراعی مانند کنگر فرنگی اورشلیم عملکرد اتانول بالاتری دارد.
با این حال ، نیشکر در مناطق گرمسیری و نیمه گرمسیری ایده آل است اما در آب و هوای معتدل نیست. بنابراین ، tominabur ممکن است جای خود را در کنار ذرت در تولید اتانول آمریکایی بگیرد.