イタリアの科学者は、気取らないエルサレムアーティチョークの利点を研究しています。 これは、再生可能エネルギーの生産に不可欠な文化の一種であることがわかります。
彼の科学研究では、ツシア大学農林科学部(DAFNE)のイタリア人科学者チームが、なぜエルサレムアーティチョークが非常に優れていて重要であるかを説明しています。
最近、バイオ燃料は、車両からの排出を削減するための戦略的な方向になっています。 しかし同時に、バイオ燃料の生産は、その負の結果の文脈でますます言及されています。なぜなら、例えば菜種、小麦、大豆などのこれらの目的のための主な作物は、高強度の農業慣行と肥沃な土壌を必要とするためです、と著者は指摘しています。 (バイオ燃料は、生物由来の炭素ベースのエネルギー源です)。
EU委員会は最近、バイオ燃料を、資源の使用がほとんどない周辺の土地で栽培された作物から得られた、土地利用における間接的な変化のレベルが低い製品として分類しました。
このため、これらの要件で高収量を達成できるのはヨーロッパのわずかな作物だけです。
エルサレムアーティチョークは、農業動物、バイオ燃料、さらにはフルーツビールの飼料です。
この観点から、キクイモ(ヒマワリ)、もちろん、最新のEU再生可能エネルギー指令(RED II)の目的を達成するために必要なすべての属性を備えているため、注目に値する種です。
キクイモは、他の作物の多様でしばしば低収量の環境に広く適応し、高い適応性を持っています。
それは、人間の消費(塊茎または甘味料に直接)、製薬目的、バイオマスおよびバイオエネルギー(バイオエタノールおよびバイオガス)の生産に使用される多目的作物です。
さらに、他の植物と同様 キク科、チコリやベニバナなど、キクイモには飼料作物としての可能性があります。
興味深いことに、醸造業界の革新により、塊茎は甘いビールやフルーツビールの生産に使用されています。
キクイモの茎と塊茎は、バイオ燃料として使用するためのエタノールを生産する可能性がある高いイヌリン含有量によって特徴付けられます。
特に、有機化合物(イヌリンやセルロースなど)と糖は、発酵と蒸留によってエタノールを生産するために処理されます。
過去20年にわたり、バイオマスから燃料への変換を改善するための重要な作業が行われてきました。 しかし、第一世代のバイオ燃料(食用作物に由来するバイオエタノールとバイオディーゼル)は、日射を化学エネルギー(バイオマス)に変換する効率が異なるわずかな作物からのみ抽出されます。
特に、バイオ燃料の原料は主にバイオディーゼル用の菜種、アブラヤシ、大豆です。 バイオエタノール用のサトウキビ、トウモロコシ、サトウダイコン、スイートソルガム。
さらに、すべてのバイオマスが収集に適しているわけではありません(つまり、通常、地下の植生のバイオマスが土壌に残っているため)、正味の炭素隔離が減少し、処理の非効率性が増加します。
これらの理由により、次世代のバイオ燃料生産システム用の植物種は、特に生産的な地下バイオマス(すなわち、根または塊茎)がある場合、これらの制限のいくつかを克服することが期待されています。
さらに、集中的な農地利用がすでに世界のほとんどの地域で導入されているため、生物エネルギー作物は、農業生物多様性、土壌および水資源への追加の負担を回避するために環境的に持続可能なものでなければなりません。
科学者は未来のバイオエネルギー作物を探しています
環境への影響が少なく、生産性が高く、投資収益率が高い新世代のバイオ燃料からのエネルギーシステムの方向で研究が行われています。また、食料と飼料作物との土地利用の競争の減少を考慮しています。
分離されたバイオエネルギー作物と農業廃棄物からのリグノセルロース系バイオマスは、バイオエネルギー生産のための持続可能な資源と考えられていますが、セルロース分解酵素を使用した加水分解は、デンプンや糖蜜バイオマスを使用するよりも面倒で高価な方法です。
この点で、次世代の最も魅力的なバイオ燃料システムには、興味深い藻類と塊茎を生産するキクイモがあります。これは、同様の作物(塊状植物)に使用されている既存のインフラストラクチャとメカニズムを使用して栽培および収穫することもできます。
なぜエルサレムアーティチョークがヨーロッパを本当に必要とするのか
エルサレムアーティチョークを価値あるエネルギー作物にする特徴には、急速な成長、高炭水化物含有量、単位面積あたりの対応する総乾物、栄養豊富な廃水を使用する能力、病原体耐性/耐性、最小の外部生産コストで容易に成長する能力、辺境の土地。
この最後の側面は、ヨーロッパのバイオ燃料の将来の鍵となることを約束します。
欧州議会および理事会が採択した改訂版再生可能エネルギー指令(RED)(指令2018/2001)で規定されているように、EU委員会は最近、重要な間接的な土地利用の変更を決定するための基準を定める委任法を採択しました。
ILUCは危険な原料であり、炭素埋蔵量の多い土地の生産スペースが大幅に間接的に拡大し、低リスクのILUCバイオ燃料、バイオ流体、バイオマス燃料が認定されています。
燃料が次の累積基準を満たす場合、認証が付与される場合があります。
(i)持続可能性の基準を満たす。つまり、原材料は炭素が豊富でない未使用の土地でのみ栽培できる。
(ii)土地が放棄されたか、ひどく劣化した場合、または作物が小自作農によって育てられた;
(iii)前のXNUMXつの基準が満たされているという説得力のある証拠。
明らかに、指令の要件に従って、そのような追加の原材料は、持続可能な方法で得られた場合にのみ、低リスク燃料の生産の要件を満たさなければなりません。
このため、キクイモはトウモロコシやテンサイなどの作物を簡単に置き換えることができる有望な候補です。
バイオ燃料用の急速に成長するバイオマス
植物の部分の成長速度は、ヨーロッパで最適な作物を生産する能力を示しています。
空気の乾物のXNUMX分のXNUMXからXNUMX分のXNUMXは茎と枝で表されますが、葉と花の割合は低くなります。 乾燥重量の分布の割合は、多様性、植え付け時期、気候条件、成長条件などの多くの要因に大きく依存します。
植物の総質量の50%以上が茎にあります。
成長を止めるにはXNUMXつの段階があります。 最初のXNUMXか月の間に、茎の高さと重量の直線的な増加が観察されます。 この期間の後、茎の高さは最大に達し、変化せず、その重量は減少します。
植物の最大の高さと重さは、環境条件と遺伝子型によって異なります。 初期の品種では、最終的な高さは140 cmに達しますが、後の品種では、最終的な高さは約280 cmです。
その結果、成長期の終わりに、後期品種の茎の乾物量は初期品種よりも約XNUMX倍高くなりました。 したがって、晩熟品種の総バイオマスは、早熟品種よりも高くなります。 モデリングにより、後期の品種では、最適な葉の面積をより長く保存することで、乾物の吸収が改善されることが示されました。
手間のかからないキクイモ
干ばつと塩害に対する抵抗性のため、キクイモは他の根菜や塊茎に適さない土壌で栽培できます。 pH 4,4〜8,6の土壌でよく成長します。
重い粘土とハイドロモルフィックな土壌が塊茎の収穫を複雑にする可能性がある場合、そのような条件でキクイモを栽培して茎を生産することができます。
一般に、塊茎の収量、サイズ、形状は土壌の種類によって異なります。 軽量のローム質土壌は大きな塊茎を生成しますが、粘土質土壌のより良い水分保持特性により、重い土壌は良好な干ばつ収量を提供します。
栽培温度については、ほとんどの種類のキクイモには、少なくとも125日の霜のない植生期間が必要です。
一般に、最適な収量を得るには、6〜26°Cの範囲の栽培温度が必要です。
植物は霜に対して中程度の抵抗力があります。 低温は葉の白化を引き起こしますが、初期の成長中、作物は-6°Cまでの温度に耐えます。 秋の収穫に関しては、-2,8°Cから-8,4°Cの霜は、寒さに順応する塊茎のメカニズムを引き起こします。 これにより、イヌリンがフルクトースに変換されるため、味が改善されます。
自然環境では、一部の生物(微生物、昆虫、哺乳類)は、ミツバチとマルハナバチのXNUMX種類を含むキクイモ植物と相互作用します。
エルサレム・アーティチョークには多くの植物や微生物が記録されていますが、それらの多くは文化に深刻なダメージを与える可能性があります。
一般に、植物の地上部は病気の影響を受けにくいのに対し、後期の成長および貯蔵中の塊茎はより影響を受けやすくなります。 最も有害な病原体は、Sclerotinia sclerotiorumとSclerotinia rolfsiiであり、これらは腐敗を引き起こします。
前者は、過剰な窒素肥料、低い土壌pHまたはハイドロモルフィックな土壌によって促進され、後者は、高温と組み合わされた水分によって促進されます。
さびも原因 プッチニア・ヘリアンティとうどんこ病 エリシフェ・チコラセアルム、エルサレムアーティチョークに影響を与えますが、アルテルナリアヘリアンティによる葉の斑点のように、収穫量を制限することはできません。
塊茎を保管する場合、特に収穫中に塊茎が損傷した場合、 ボトリチスシネレア, リゾプス・ニグリカン, フザリウム и ペニシリウム属。 ただし、凍結手順はこれらの疾患を効果的に制御します。
昆虫に関しては、これは主にアブラムシですが、その効果は無視できます。
植物は丈夫で丈夫なので、キクイモは単独で非常に競争力のある雑草になります。 他の急速に成長する雑草に関しては、キャノピーが閉じるまで播種中にのみそれらとの戦いが必要です。 化学的および機械的(トップドレッシング、ゆるみなど)除草の両方を使用できます。
エルサレムのアーティチョークが畑に定着すると、塊茎またはその一部が地面に残り、土壌でよく越冬するため、除去するのは非常に困難です。
エルサレムアーティチョークの選択
エルサレムアーティチョークの貴重な生物学的および生化学的特性は、食品および産業産業での普遍的な使用の根底にあり、作物の遺伝的改善が必要です。
選択の主な焦点は、塊茎の収量と食物と飼料のイヌリン含有量にあり、最近、バイオ燃料生産のためのバイオマスの構築に焦点が当てられています。
しかし、エルサレムアーティチョークの伝統的な使用が制限されているため、これまでのところ、育種はほとんど進歩していません。 育種開発への投資も不安定であり、各国の産業家の需要に依存しています。
1970年代および1980年代にエルサレムアーティチョークに対する関心が新たになり、エネルギー危機と食糧不足に関連して、新たなニーズを満たすために新しい品種を開発するためのより協調的かつ集中的な行動が促されました。
それ以来、特にアジア諸国では過去XNUMX年間に、耕作地の大幅な拡大が記録されています。
現在の気候変動、新しい持続可能なエネルギー源を見つける必要性、食料生産を目的とする地域の縮小を考えると、キクイモの選択への投資は大部分が正当化されるようです。
アメリカも面白いかもしれないキクイモ
現在まで、エタノールの生産に使用される最も一般的な作物は、トウモロコシ、サトウキビ、スイートソルガム、テンサイです。 しかし、これらの種は肥沃な農地に依存しており、原則として、高収量を達成するためにかなりの外部資源(すなわち、水、農薬、肥料)が必要です。
米国とブラジルは、バイオエタノール燃料の世界最大の生産国です。 84年の世界のバイオエタノール生産の約2018%を占めています。
これらの国々では、穀物とサトウキビがエタノール生産の主要な原材料です。
2027年のエタノール生産は、世界のトウモロコシとサトウキビの生産の15〜18%を占めると予想されます。
米国はヨーロッパとして、主にトウモロコシと小麦の澱粉を使用してバイオエタノールを生産していますが、サトウキビはブラジルで加工されています。 一般的に、サトウキビは、トウモロコシやキクイモなどの他の作物よりもエタノールの収率が高くなっています。
しかし、サトウキビは熱帯および亜熱帯では理想的ですが、温帯気候ではそうではありません。 したがって、トミナバーはアメリカのエタノールの生産においてトウモロコシの隣に位置する可能性があります。