Científicos italianos estudaron os beneficios da alcachofa de Xerusalén sen pretensións. Resulta que se trata dunha especie de cultivo simplemente insubstituíble para a produción de enerxía renovable.
No seu traballo científico, un equipo de científicos italianos da Facultade de Ciencias Agrícolas e Forestais (DAFNE) da Universidade de Tuscia explica por que a alcachofa de Xerusalén é tan boa e importante.
Recentemente, os biocombustibles convertéronse nun foco estratéxico para reducir as emisións dos vehículos. Pero ao mesmo tempo, a produción de biocombustibles é cada vez máis referida no contexto das súas consecuencias negativas, xa que os principais cultivos para estes fins, como, por exemplo, a colza, o trigo ou a soia, requiren prácticas agrícolas moi intensivas e solos fértiles, sinalan os autores. (Os biocombustibles son fontes de enerxía a base de carbono derivadas de material biolóxico.)
Mentres que a Comisión da UE clasificou recentemente os biocombustibles como un produto con baixos niveis de cambio indirecto do uso da terra, derivado de cultivos cultivados en terras marxinais con pouca participación nos recursos.
Por esta razón, só algúns cultivos en Europa poden acadar altos rendementos con estes requirimentos.
A alcachofa de Xerusalén é un alimento para o gando, biocombustible e incluso cervexa de froita.
Desde este punto de vista, a alcachofa de Xerusalén (Helianthus tuberosus L.) é sen dúbida unha especie digna de mención, xa que ten todos os atributos necesarios para acadar os obxectivos da actualizada Directiva da UE sobre enerxía renovable (RED II).
A alcachofa de Xerusalén está moi adaptada a un ambiente variado e a miúdo de baixo rendemento para outros cultivos, e é moi adaptable.
É un cultivo multiusos utilizado para o consumo humano (directamente en tubérculos ou para a obtención de edulcorantes), con fins farmacéuticos, para a produción de biomasa e bioenerxía (bioetanol e biogás).
Tamén, semellante a outras plantas asteráceascomo a achicoria e o cártamo, a alcachofa de Xerusalén ten potencial como cultivo forraxeiro.
Curiosamente, grazas ás innovacións na industria cervecera, os tubérculos úsanse para producir cervexas doces e afroitadas.
Os tallos e tubérculos de alcachofa de Xerusalén teñen un alto contido en inulina e poden producir etanol para o seu uso como biocombustible.
En particular, os compostos orgánicos (como a inulina e a celulosa) e os azucres son procesados para producir etanol mediante fermentación e destilación.
Durante os últimos 20 anos, realizouse un traballo significativo para mellorar a conversión de biomasa en combustible. Non obstante, os biocombustibles de primeira xeración (bioetanol e biodiésel derivados de cultivos alimentarios) só se obteñen a partir dalgúns cultivos con eficiencia variable na conversión da radiación solar en enerxía química (biomasa).
En particular, as materias primas de biocombustibles son principalmente colza, palmeiras e soia para biodiésel; e cana de azucre, millo, remolacha azucarada e sorgo doce para bioetanol.
Ademais, non toda a biomasa é collible (é dicir, a biomasa da cuberta vexetal no subsolo adoita permanecer no chan), polo que se reduce o secuestro neto de carbono e aumentan as ineficiencias de procesamento.
Por estas razóns, espérase que as especies vexetais para os sistemas de produción de biocombustibles da próxima xeración superen algunhas destas restricións, especialmente se teñen biomasa subterránea produtiva (é dicir, raíces ou tubérculos).
Ademais, dado que o uso intensivo da terra agrícola xa está establecido na maioría das rexións do mundo, os cultivos de bioenerxía deben ser sostibles ambientalmente para evitar unha presión adicional sobre a biodiversidade agrícola, o solo e os recursos hídricos.
Os científicos buscan cultivos de bioenerxía para o futuro
A investigación avanza cara a sistemas de enerxía de biocombustibles de nova xeración con menor impacto ambiental, maior produtividade e maior retorno do investimento e con menos competencia polo uso da terra para cultivos alimentarios e forraxeiros.
A biomasa lignocelulosica de cultivos illados de bioenerxía e residuos agrícolas considérase un recurso sostible para a produción de bioenerxía, pero a hidrólise empregando encimas celulolíticos é máis intensa e custosa en traballo que a biomasa baseada en amidón ou melaza.
Neste sentido, entre os sistemas de biocombustibles máis atractivos da próxima xeración atópanse as algas e a alcachofa de Xerusalén, que produce un tubérculo que tamén se pode cultivar e coller empregando a infraestrutura e os mecanismos existentes para cultivos similares (plantas de tubérculos).
Por que a alcachofa de Xerusalén realmente necesita Europa
As características que fan da alcachofa de Xerusalén un cultivo enerxético digno inclúen: crecemento rápido, alto contido de hidratos de carbono, materia seca total adecuada por unidade de área, capacidade para utilizar augas residuais ricas en nutrientes, resistencia / tolerancia a patóxenos, capacidade para crecer facilmente con custos de produción externos mínimos e en terras marxinais.
Este último aspecto promete ser clave para o futuro dos biocombustibles en Europa.
Tal e como prevé a Directiva revisada de enerxías renovables (RED) adoptada polo Parlamento Europeo e o Consello (Directiva 2018/2001), a Comisión da UE adoptou recentemente un acto delegado que establece criterios para a determinación dun cambio indirecto importante no uso do solo.
ILUC é unha materia prima perigosa cunha importante expansión indirecta do espazo de produción en terras con altas reservas de carbono e certificación de biocombustibles, biofluídos e combustibles de biomasa de baixo risco ILUC.
A certificación pódese conceder se o combustible cumpre os seguintes criterios acumulativos:
(i) cumprir os criterios de sustentabilidade, o que significa que as materias primas só se poden cultivar en terras sen uso que non sexan ricas en carbono;
(ii) o uso de materias primas adicionais como resultado de medidas para aumentar a produtividade en terreos xa usados ou cultivar cultivos en áreas que non se empregaban anteriormente para o cultivo de cultivos (terras non utilizadas), sempre que a terra estivese abandonada ou severamente degradada, ou cultivado por un pequeno propietario;
(iii) evidencia convincente de que se cumpren os dous criterios anteriores.
Obviamente, de acordo cos requisitos da Directiva, esta materia prima adicional debe cumprir os requisitos para a produción de combustible de baixo risco só se se obtén de forma sostible.
Por este motivo, a alcachofa de Xerusalén é un candidato prometedor que pode substituír facilmente cultivos como o millo e a remolacha azucarera.
Biomasa de crecemento rápido para biocombustibles
A cinética de crecemento das partes das plantas indica a súa capacidade para producir un cultivo óptimo en Europa.
Dous terzos a tres cuartos da materia seca do aire está representada por tallos e ramas, mentres que as follas e as flores conteñen unha porcentaxe inferior. A proporción de distribución do peso seco é moi dependente de moitos factores: variedade, tempo de plantación, condicións climáticas e de crecemento.
Máis do 50% da masa total da planta está no talo.
Hai dúas fases de crecemento do talo. Durante os primeiros cinco meses, hai un aumento lineal na altura e peso do talo. Despois deste período, a altura do talo alcanza o seu máximo e permanece inalterado, mentres que o seu peso diminúe.
O crecemento e o peso máximo das plantas varían segundo as condicións ambientais e o xenotipo. Nas variedades iniciais, a altura final alcanza os 140 cm, mentres que nas variedades posteriores, a altura final é duns 280 cm.
En consecuencia, ao final da estación de crecemento, a cantidade de materia seca nos talos das variedades tardías foi aproximadamente o dobre que nas variedades iniciais. Así, a biomasa total das variedades de maduración tardía é superior á das variedades de maduración temperá. O modelado demostrou que nas variedades tardías, unha conservación máis longa da área foliar óptima permite unha mellor absorción da materia seca.
Alcachofa de Xerusalén sen problemas
Pola súa resistencia á seca e á salinidade, a alcachofa de Xerusalén pódese cultivar en solos inadecuados para outros cultivos de raíz e tubérculos. Crece ben en solos cun pH de 4,4 a 8,6.
Se os solos arxilosos e hidromorfos poden dificultar a colleita de tubérculos, a alcachofa de Xerusalén pódese cultivar para a produción de talos.
En xeral, o rendemento, o tamaño e a forma dos tubérculos dependen do tipo de solo. Mentres que os solos lixeiros e limosos producen grandes tubérculos, os solos pesados proporcionan bos rendementos en condicións de seca debido ás mellores propiedades de retención de auga dos solos arxilosos.
En canto ás temperaturas de crecemento, a maioría das variedades de alcachofa de Xerusalén requiren unha estación de crecemento de polo menos 125 días sen xeadas.
En xeral, son necesarias temperaturas de crecemento comprendidas entre os 6 e os 26 ° C para obter un rendemento óptimo.
A planta é moderadamente resistente ás xeadas. Durante o crecemento temperán, o cultivo tolera temperaturas de ata -6 ° C, aínda que as baixas temperaturas provocan a clorose das follas. En canto á colleita de outono, as xeadas de -2,8 ° C a -8,4 ° C desencadean o mecanismo de aclimatación dos tubérculos ao frío. Isto mellora o seu sabor convertendo a inulina en frutosa.
No medio natural, varios organismos (microorganismos, insectos e mamíferos) interactúan coas plantas da alcachofa de Xerusalén, incluíndo seis familias diferentes de abellas e abejorros.
Moitos fitófagos e microorganismos foron informados sobre a alcachofa de Xerusalén, pero moi poucos poden danar gravemente a cultura.
En xeral, a parte aérea da planta é menos susceptible ás enfermidades, mentres que os tubérculos son máis susceptibles durante o crecemento tardío e o almacenamento. Os microorganismos patóxenos máis nocivos son Sclerotinia sclerotiorum e Sclerotinia rolfsii, que causan podremia.
O primeiro é favorecido pola fertilización excesiva con nitróxeno, o baixo pH do solo ou solos hidromorfos e o segundo pola humidade combinada con altas temperaturas.
Tamén a ferruxe causada por Puccinia helianthi, e oídio causado por Erisyphe chicoracearum, atacan a alcachofa de Xerusalén, pero non son capaces de limitar o rendemento, así como a mancha da folla debido a Alternaria helianthi.
Cando se almacenan tubérculos, especialmente cando se danan durante a colleita, enfermidades causadas por botrytis cinerea, Rhizopus nigricans, Fusarium и Pennicillum spp.... Non obstante, os procedementos de conxelación controlan eficazmente estas enfermidades.
En canto aos insectos, trátase principalmente de pulgóns, pero a súa influencia é insignificante.
A planta é resistente e forte, polo que a alcachofa de Xerusalén pode converterse por si mesma nunha herba moi competitiva. Para outras herbas de crecemento rápido, o control só é necesario durante a sementeira, antes de que se peche a marquesiña. Podes empregar desherbas tanto químicas como mecánicas (aderezo superior, afrouxamento, etc.).
Despois de que a alcachofa de Xerusalén se instalou no campo, é bastante difícil retirala, xa que os tubérculos ou as súas partes permanecen no chan, invernan ben no chan.
Selección de alcachofa de Xerusalén
As valiosas propiedades biolóxicas e bioquímicas da alcachofa de Xerusalén subxacen no seu uso universal nas industrias alimentarias e industriais, o que require unha mellora xenética no rendemento.
O foco principal da cría está no rendemento de tubérculos e no contido de inulina para alimentos e pensos e, máis recentemente, no crecemento de biomasa para a produción de biocombustibles.
Non obstante, debido ao uso tradicionalmente limitado da alcachofa de Xerusalén, ata a data pouco se avanzou na reprodución. O investimento no desenvolvemento reprodutivo tamén é volátil e depende da demanda da industria en cada país.
O rexurdimento do interese pola alcachofa de Xerusalén nos anos 1970 e 1980, ligado á crise enerxética e á escaseza de alimentos, levantou a esperanza de que se poidan tomar medidas máis coordinadas e intensas para desenvolver novas variedades que satisfagan as necesidades emerxentes.
Desde entón, houbo un aumento significativo na superficie cultivada, especialmente na última década e nos países asiáticos.
Dado o actual cambio climático, a necesidade de atopar novas fontes de enerxía sostibles e a redución da superficie para a produción de alimentos, o investimento na cría de alcachofa de Xerusalén parece estar en boa parte xustificado.
Os Estados Unidos tamén poden estar interesados na alcachofa de Xerusalén
Con moito, os cultivos máis comúns empregados para a produción de etanol son o millo, a cana de azucre, o sorgo doce e a remolacha azucarera. Non obstante, estas especies dependen de terras agrícolas fértiles e xeralmente requiren recursos externos significativos (é dicir, auga, pesticidas, fertilizantes) para acadar altos rendementos.
Estados Unidos e Brasil son os maiores produtores mundiais de combustibles de bioetanol. Representaron aproximadamente o 84% da produción mundial de bioetanol en 2018.
Os cereais e a cana de azucre son as materias primas dominantes para a produción de etanol nestes países.
Espérase que a produción de etanol en 2027 supoña o 15% e o 18% da produción mundial de millo e cana de azucre.
Os Estados Unidos, como Europa, usan principalmente amidón de millo e trigo para fabricar bioetanol, mentres que Brasil procesa cana de azucre. En xeral, a cana de azucre ten un maior rendemento en etanol que o millo e outros cultivos como a alcachofa de Xerusalén.
Non obstante, a cana de azucre é ideal en climas tropicais e subtropicais, pero non en climas temperados. Polo tanto, Tominabur pode ocupar un lugar xunto ao millo na produción de etanol americano.