이탈리아 과학자들은 소박한 예루살렘 아티 초크의 이점을 연구했습니다. 이것이 재생 에너지 생산에 없어서는 안될 문화라는 것이 밝혀졌습니다.
그의 과학 연구에서 투 시아 대학의 산림 과학부 (DAFNE)의 이탈리아 과학자 팀은 왜 예루살렘 아티 초크가 그렇게 좋고 중요한지를 설명합니다.
최근 바이오 연료는 차량의 배기 가스를 줄이기위한 전략적 방향이되었습니다. 그러나 동시에 유채, 밀 또는 콩과 같은 이러한 목적을위한 주요 작물은 고강도 농업 관행과 비옥 한 토양을 필요로하기 때문에 바이오 연료 생산은 부정적인 결과의 맥락에서 점점 더 언급됩니다. (바이오 연료는 생물학적 물질에서 파생 된 탄소 기반 에너지 원입니다).
유럽 연합 집행위원회는 최근 바이오 연료를 토지 사용에있어 간접적 인 변화가 적은 제품으로 분류했지만, 자원이 거의없는 한계 토지에서 재배 된 농작물에서 얻은 것입니다.
이러한 이유로 유럽의 일부 작물 만 이러한 요구 사항으로 높은 수확량을 달성 할 수 있습니다.
예루살렘 아티 초크는 농업 동물, 바이오 연료 및 과일 맥주에 대한 사료입니다.
이 관점에서 예루살렘 아티 초크 (Helianthus tuberosus L.물론)는 업데이트 된 EU 재생 가능 에너지 지침 (RED II)의 목표를 달성하는 데 필요한 모든 속성을 갖기 때문에주의를 기울여야 할 종입니다.
예루살렘 아티 초크는 다른 작물에 대한 다양하고 종종 수확량이 적은 환경에 널리 적용되며 적응성이 높습니다.
그것은 인간 소비 (결핵 또는 감미료에 직접), 제약 목적, 바이오 매스 및 바이오 에너지 (바이오 에탄올 및 바이오 가스) 생산에 사용되는 다목적 작물입니다.
또한 다른 식물과 유사 국화과치커리와 홍화와 같은 예루살렘 아티 초크는 사료 작물로 잠재력을 가지고 있습니다.
흥미롭게도 양조 산업의 혁신 덕분에 괴경은 달콤한 맥주와 과일 맥주를 생산하는 데 사용됩니다.
예루살렘 아티 초크의 줄기와 괴경은 바이오 연료로 사용하기 위해 에탄올을 생성 할 수있는 높은 이눌린 함량을 특징으로합니다.
특히, 유기 화합물 (이눌린 및 셀룰로오스) 및 당은 발효 및 증류에 의해 에탄올을 생성하도록 가공된다.
지난 20 년 동안 바이오 매스에서 연료로의 전환을 개선하기 위해 상당한 노력을 기울였습니다. 그러나 XNUMX 세대 바이오 연료 (식량 작물에서 추출한 바이오 에탄올 및 바이오 디젤)는 태양 복사를 화학 에너지 (바이오 매스)로 변환하는 데 다른 효율성을 가진 소수의 작물에서만 추출됩니다.
특히, 바이오 연료 공급 원료는 주로 바이오 디젤을위한 평지 씨, 오일 야자 및 대두이다; 그리고 사탕 수수, 옥수수, 사탕무 및 바이오 에탄올을위한 달콤한 수수.
또한, 모든 바이오 매스가 수집에 적합하지는 않습니다 (즉,지면 아래 식물의 바이오 매스는 일반적으로 토양에 남아 있음). 순 탄소 격리가 감소되고 처리 비 효율성이 증가합니다.
이러한 이유로, 차세대 바이오 연료 생산 시스템을위한 식물 종은 특히 지하 바이오 매스 (즉, 뿌리 또는 괴경)를 생산하는 경우 이러한 제한 중 일부를 극복 할 것으로 예상된다.
또한, 대부분의 지역에서 집중적 인 농지 사용이 이미 도입되었으므로, 농업 생물 다양성, 토양 및 수자원에 대한 추가 부담을 피하기 위해 바이오 에너지 작물은 환경 적으로 지속 가능해야합니다.
과학자들은 미래의 바이오 에너지 작물을 찾고 있습니다
환경 영향이 적고 생산성이 높으며 투자 수익률이 높으며 식량 및 사료 작물과의 토지 이용 경쟁이 줄어드는 차세대 바이오 연료에서 에너지를 생산하는 시스템을 대상으로 연구가 진행되고 있습니다.
분리 된 바이오 에너지 작물 및 농업 폐기물로부터의 리그 노 셀룰로스 바이오 매스는 바이오 에너지 생산을위한 지속 가능한 자원으로 간주되지만, 셀룰로오스 가수 분해 효소를 사용한 가수 분해는 전분 또는 당밀 바이오 매스를 사용하는 것보다 더 힘들고 값 비싼 방법이다.
이와 관련하여 차세대의 가장 매력적인 바이오 연료 시스템 중에는 흥미로운 조류와 예루살렘 아티 초크가 있는데, 이는 괴경을 생산하며 기존 작물과 유사한 작물 (덩어리 식물)에 사용되는 메커니즘을 사용하여 재배 및 수확 할 수 있습니다.
예루살렘 아티 초크에 실제로 유럽이 필요한 이유
예루살렘 아티 초크를 가치있는 에너지 작물로 만드는 특징은 빠른 성장, 높은 탄수화물 함량, 단위 면적 당 해당 총 건조 물질, 영양소가 풍부한 폐수 사용 능력, 병원체 저항성 / 내성, 최소한의 외부 생산 비용으로 쉽게 성장하는 능력 및 한계의 땅.
이 마지막 측면은 유럽의 바이오 연료 미래에 핵심이 될 것입니다.
EU 의회와 이사회 (2018/2001 지침)에서 채택한 개정 된 RED (Renewable Energy Directive)에 의해 제공된 바와 같이, EU위원회는 최근 중요한 간접 토지 이용 변화를 결정하기위한 기준을 설정하는 위임 된 행동을 채택했습니다.
ILUC는 탄소 매장량이 높은 토지에서 생산 공간을 상당히 간접적으로 확장하고 저 위험 ILUC 바이오 연료, 바이오 유체 및 바이오 매스 연료에 대한 인증을받은 위험한 공급 원료입니다.
연료가 다음 누적 기준을 충족하면 인증이 부여 될 수 있습니다.
(i) 탄소가 풍부하지 않은 미사용 토지에서만 원료를 재배 할 수있는 지속 가능성 기준 충족
(ii) 이미 사용 된 토지에서 생산성을 높이기위한 조치 또는 이전에 작물 재배에 사용되지 않은 지역 (미사용 토지)에서 작물을 재배하기위한 조치의 결과로 추가 원자재 사용. 소규모 자에 의해 성장;
(iii) 앞의 두 가지 기준이 충족되었다는 강력한 증거.
분명히, 지침의 요구 사항에 따라, 그러한 추가 원료는 저 위험 연료 생산이 지속 가능한 방식으로 얻어진 경우에만 요구 사항을 충족시켜야합니다.
이러한 이유로 예루살렘 아티 초크는 옥수수와 사탕무와 같은 작물을 쉽게 대체 할 수있는 유망한 후보입니다.
바이오 연료를 위해 빠르게 성장하는 바이오 매스
식물 부품의 성장 동역학은 유럽에서 최적의 작물을 생산하는 능력을 나타냅니다.
공기 건조 물질의 XNUMX/XNUMX ~ XNUMX/XNUMX는 줄기와 가지로 표시되며 잎과 꽃은 비율이 더 낮습니다. 건조 중량 분포의 비율은 다양성, 심기 시간, 기후 조건 및 성장 조건과 같은 많은 요인에 크게 의존합니다.
식물의 총 질량의 50 % 이상이 줄기에 있습니다.
성장을 막는 데는 두 가지 단계가 있습니다. 처음 XNUMX 개월 동안 줄기의 키와 몸무게가 선형으로 증가하는 것이 관찰되었습니다. 이 기간이 지나면 스템의 높이가 최대 값에 도달하여 변하지 않고 체중이 줄어 듭니다.
식물의 최대 키와 몸무게는 환경 조건과 유전자형에 따라 다릅니다. 초기 품종에서는 최종 높이가 140cm에 이르고, 이후 품종에서는 최종 높이가 약 280cm입니다.
결과적으로, 성장기가 끝난 후, 늦은 품종의 줄기에서 건조 물질의 양은 초기 품종보다 약 XNUMX 배 더 높았습니다. 따라서 후기 숙성 품종의 총 바이오 매스는 초기 숙성 품종의 총 바이오 매스보다 높습니다. 모델링은 이후 품종에서 최적의 잎 면적을 더 오래 보존하면 건조 물질의 흡수가 더 잘된다는 것을 보여주었습니다.
번거롭지 않은 예루살렘 아티 초크
가뭄과 염분에 대한 저항으로 인해 예루살렘 아티 초크는 다른 뿌리 작물과 괴경에 적합하지 않은 토양에서 재배 할 수 있습니다. 그것은 4,4에서 8,6의 pH를 가진 토양에서 잘 자랍니다.
무거운 점토와 소수성 토양이 괴경의 수확을 복잡하게 할 수 있다면, 그러한 조건에서 예루살렘 아티 초크를 재배하여 줄기를 만들 수 있습니다.
일반적으로 괴경의 수율, 크기 및 모양은 토양의 유형에 따라 다릅니다. 가벼운 양토는 큰 괴경을 생성하지만, 무거운 토양은 점토질 토양의 수분 유지 특성이 우수하여 가뭄 수율이 우수합니다.
재배 온도는 대부분의 예루살렘 아티 초크 품종에 대해 적어도 서리가없는 125 일의 초목 기간이 필요합니다.
일반적으로 최적의 수확량을 얻으려면 6–26 ° C 범위의 재배 온도가 필요합니다.
식물은 서리에 대한 내성이 있습니다. 초기 성장 과정에서 작물은 최대 -6 ° C의 온도를 견딜 수 있지만 저온에서는 잎 엽산이 유발됩니다. 가을 수확은 -2,8 ° C에서 -8,4 ° C의 서리가 추위에 괴경 적응의 메커니즘을 유발합니다. 이것은 이눌린이 과당으로 전환되어 맛이 좋아집니다.
자연 환경에서 일부 유기체 (미생물, 곤충 및 포유류)는 XNUMX 가지 벌과 꿀벌의 가족을 포함하여 예루살렘 아티 초크 식물과 상호 작용합니다.
예루살렘 아티 초크에는 많은 식물성 식물과 미생물이 기록되어 있지만, 그 중 많은 식물이 문화를 심각하게 손상시킬 수 있습니다.
일반적으로 식물의 공중 부분은 질병에 덜 취약한 반면, 늦은 성장과 저장 중에는 괴경이 더 민감합니다. 가장 유해한 병원균은 Sclerotinia sclerotiorum과 Sclerotinia rolfsii이며 부패를 유발합니다.
전자는 과도한 질소 비료, 낮은 토양 pH 또는 소수성 토양에 의해 촉진되고 후자는 고온과 결합 된 수분에 의해 촉진됩니다.
녹 발생 푸치니 아 헬리 안티에 의해 발생하는 흰가루병 에리 시프 치코 라 세아 룸, 예루살렘 아티 초크에 영향을 주지만 Alternaria helianthi로 인한 잎 반점과 같이 수확량을 제한 할 수는 없습니다.
괴경을 보관할 때, 특히 수확 중에 손상을 입었을 때 보 트리 티스 시네 레아, 리조푸스 니그리칸스, 후사 리움 и 페니 실럼 종. 그러나 냉동 절차는 이러한 질병을 효과적으로 제어합니다.
곤충은 주로 진딧물이지만 그 효과는 무시할 수 있습니다.
식물은 단단하고 강하므로 예루살렘 아티 초크는 그 자체로 매우 경쟁력있는 잡초가 될 수 있습니다. 빠르게 성장하는 다른 잡초는 캐노피가 닫힐 때까지 파종하는 동안에 만 필요합니다. 화학 및 기계 (탑 드레싱, 풀기 등) 제초를 모두 사용할 수 있습니다.
예루살렘 아티 초크가 현장에 정착되면, 괴경이나 그 일부가 땅에 남아 겨울에는 땅에서 잘 나오기 때문에 제거하기가 매우 어렵습니다.
예루살렘 아티 초크 선택
예루살렘 아티 초크의 귀중한 생물학적 및 생화학 적 특성은 식품 및 산업 분야에서 보편적으로 사용되므로 작물의 유전 적 개선이 필요합니다.
선택의 주요 초점은 음식 및 사료에 대한 괴경의 수율 및 이눌린 함량에 있으며, 최근에는 바이오 연료 생산을위한 바이오 매스를 구축하는 데 중점을두고 있습니다.
그러나 전통적으로 예루살렘 아티 초크의 제한된 사용으로 인해 번식에는 거의 진전이 없었습니다. 육종 개발에 대한 투자 또한 변동이 심하며 각 국가의 산업 전문가들의 요구에 달려 있습니다.
에너지 위기 및 식량 부족과 관련하여 1970 년대와 1980 년대에 예루살렘 아티 초크에 대한 새로운 관심은 새로운 요구를 충족시키기 위해 새로운 품종을 개발하기 위해보다 조율되고 집중적 인 조치를 장려했습니다.
그 이후로, 특히 아시아 국가에서 지난 XNUMX 년간 경작 된 지역의 상당한 확장이 기록되었습니다.
현재의 기후 변화, 새로운 지속 가능한 에너지 원 및 식량 생산을위한 지역의 감소가 필요하다는 점을 감안할 때, 예루살렘 아티 초크 선택에 대한 투자는 크게 정당화되는 것으로 보입니다.
미국은 또한 예루살렘 아티 초크에 흥미로울 것입니다
현재까지 에탄올 생산에 가장 많이 사용되는 작물은 옥수수, 사탕 수수, 달콤한 수수 및 사탕무입니다. 그러나이 종들은 비옥 한 농지에 의존하며, 원칙적으로 높은 수확량을 달성하기 위해서는 상당한 외부 자원 (즉, 물, 살충제, 비료)이 필요합니다.
미국과 브라질은 세계 최대의 바이오 에탄올 연료 생산 업체입니다. 84 년 전세계 바이오 에탄올 생산량의 약 2018 %를 차지했습니다.
곡물과 사탕 수수는 이들 국가에서 에탄올 생산의 주요 원료입니다.
2027 년 에탄올 생산량은 세계 옥수수 및 사탕 수수 생산량의 15 ~ 18 %를 차지할 것으로 예상됩니다.
유럽과 같이 미국은 주로 옥수수와 밀 전분을 사용하여 바이오 에탄올을 생산하고 사탕 수수는 브라질에서 가공합니다. 일반적으로 사탕 수수는 옥수수와 예루살렘 아티 초크와 같은 다른 작물보다 에탄올 수율이 높습니다.
그러나 사탕 수수는 열대 및 아열대에 이상적이지만 온화한 기후에는 적합하지 않습니다. 따라서 미국 에탄올 생산에서 옥수수 옆에 토미 나버가 존재할 수 있습니다.