Ilmuwan Italia telah mempelajari manfaat artichoke Jerusalem yang bersahaja. Ternyata ini adalah semacam budaya yang sangat diperlukan untuk produksi energi terbarukan.
Dalam karya ilmiahnya, tim ilmuwan Italia dari Fakultas Pertanian dan Ilmu Hutan (DAFNE), Universitas Tushia, menjelaskan mengapa artichoke Yerusalem begitu baik dan penting.
Baru-baru ini, biofuel telah menjadi arahan strategis untuk mengurangi emisi dari kendaraan. Tetapi pada saat yang sama, produksi biofuel semakin disebutkan dalam konteks konsekuensi negatifnya, karena tanaman utama untuk tujuan ini, seperti, misalnya, biji lobak, gandum atau kedelai, memerlukan praktik pertanian intensitas tinggi dan tanah subur, catat para penulis. (Biofuel adalah sumber energi berbasis karbon yang berasal dari bahan biologis).
Sementara Komisi Uni Eropa baru-baru ini mengklasifikasikan biofuel sebagai produk dengan tingkat perubahan tidak langsung yang rendah dalam penggunaan lahan, diperoleh dari tanaman yang ditanam di lahan marginal dengan sedikit penggunaan sumber daya.
Karena alasan ini, hanya beberapa tanaman di Eropa yang dapat mencapai hasil tinggi dengan persyaratan ini.
Jerusalem artichoke adalah pakan untuk hewan ternak, biofuel dan bahkan bir buah.
Dari sudut pandang ini, Yerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.), tentu saja, adalah spesies yang patut diperhatikan, karena ia memiliki semua atribut yang diperlukan untuk mencapai tujuan Petunjuk Energi Terbarukan UE yang diperbarui (RED II).
Jerusalem artichoke secara luas diadaptasi untuk lingkungan yang beragam dan seringkali menghasilkan rendah untuk tanaman lain, dan memiliki kemampuan beradaptasi yang tinggi.
Ini adalah tanaman multiguna yang digunakan untuk konsumsi manusia (langsung dalam umbi atau untuk pemanis), untuk keperluan farmasi, untuk produksi biomassa dan bioenergi (bioetanol dan biogas).
Selain itu, mirip dengan tanaman lain asteraceae, seperti sawi putih dan safflower, Jerusalem artichoke memiliki potensi sebagai tanaman pakan.
Menariknya, berkat inovasi dalam industri pembuatan bir, umbi-umbian digunakan untuk memproduksi bir manis dan buah.
Batang dan umbi-umbian artichoke Yerusalem ditandai oleh kandungan inulin yang tinggi dengan potensi untuk menghasilkan etanol untuk digunakan sebagai biofuel.
Khususnya, senyawa organik (seperti inulin dan selulosa) dan gula diproses untuk menghasilkan etanol melalui fermentasi dan destilasi.
Selama 20 tahun terakhir, banyak pekerjaan telah dilakukan untuk meningkatkan konversi biomassa menjadi bahan bakar. Namun, biofuel generasi pertama (bioetanol dan biodiesel yang berasal dari tanaman pangan) diekstraksi dari hanya beberapa tanaman dengan efisiensi berbeda dalam mengubah radiasi matahari menjadi energi kimia (biomassa).
Khususnya, bahan baku biofuel sebagian besar adalah rapeseed, kelapa sawit dan kedelai untuk biodiesel; dan tebu, jagung, bit gula, dan sorgum manis untuk bioetanol.
Selain itu, tidak semua biomassa cocok untuk pengumpulan (mis., Biomassa vegetasi di bawah tanah biasanya tetap di tanah), sehingga penyerapan karbon bersih berkurang, dan inefisiensi pemrosesan meningkat.
Karena alasan ini, spesies tanaman untuk sistem produksi biofuel generasi mendatang diharapkan dapat mengatasi beberapa keterbatasan ini, terutama jika mereka telah menghasilkan biomassa bawah tanah (mis. Akar atau umbi).
Selain itu, karena penggunaan lahan pertanian intensif telah diperkenalkan di sebagian besar wilayah di dunia, tanaman bioenergi harus ramah lingkungan untuk menghindari beban tambahan pada keanekaragaman hayati pertanian, tanah dan sumber daya air.
Para ilmuwan mencari tanaman bioenergi di masa depan
Penelitian sedang dilakukan ke arah sistem untuk menghasilkan energi dari generasi baru biofuel dengan dampak lingkungan yang lebih sedikit, produktivitas yang lebih besar dan pengembalian investasi yang lebih besar, dan juga memperhitungkan berkurangnya persaingan untuk penggunaan lahan dengan tanaman pangan dan pakan.
Biomassa lignoselulosa dari tanaman bioenergi terisolasi dan limbah pertanian dianggap sebagai sumber daya berkelanjutan untuk produksi bioenergi, tetapi hidrolisis menggunakan enzim selulolitik adalah metode yang lebih melelahkan dan mahal daripada menggunakan biomassa pati atau molase.
Dalam hal ini, di antara sistem biofuel yang paling menarik dari generasi berikutnya adalah alga yang menarik dan Jerusalem artichoke, yang menghasilkan umbi, yang juga dapat ditanam dan dipanen dengan menggunakan infrastruktur dan mekanisme yang ada yang digunakan untuk tanaman serupa (tanaman umbi).
Mengapa artichoke Yerusalem benar-benar membutuhkan Eropa
Karakteristik yang menjadikan Jerusalem artichoke tanaman energi yang layak meliputi: pertumbuhan cepat, kandungan karbohidrat tinggi, total bahan kering per unit yang sesuai, kemampuan untuk menggunakan air limbah kaya nutrisi, ketahanan / toleransi patogen, kemampuan tumbuh dengan mudah dengan biaya produksi eksternal minimal dan di tanah marginal.
Aspek terakhir ini berjanji untuk menjadi kunci bagi masa depan biofuel di Eropa.
Sebagaimana diatur oleh Petunjuk Energi Terbarukan yang telah direvisi (RED) yang diadopsi oleh Parlemen Eropa dan Dewan (Petunjuk 2018/2001), Komisi Uni Eropa baru-baru ini mengadopsi tindakan yang didelegasikan yang menetapkan kriteria untuk menentukan perubahan penggunaan lahan tidak langsung yang penting.
ILUC adalah bahan baku berbahaya dengan perluasan ruang produksi tidak langsung yang signifikan di lahan dengan cadangan karbon tinggi, dan sertifikasi bahan bakar hayati, biofluida, dan bahan bakar biomassa ILUC risiko rendah.
Sertifikasi dapat diberikan jika bahan bakar memenuhi kriteria kumulatif berikut:
(i) memenuhi kriteria keberlanjutan, yang berarti bahwa bahan mentah hanya dapat ditanam di lahan tak terpakai yang tidak kaya karbon;
(ii) penggunaan bahan mentah tambahan sebagai hasil dari langkah-langkah untuk meningkatkan produktivitas pada lahan yang sudah digunakan atau menanam tanaman di area yang sebelumnya tidak digunakan untuk budidaya tanaman (lahan yang tidak digunakan), asalkan lahan tersebut ditinggalkan atau terdegradasi parah, atau tanaman itu ditanam oleh petani kecil;
(iii) bukti kuat bahwa dua kriteria sebelumnya terpenuhi.
Jelas, sesuai dengan persyaratan Petunjuk, bahan baku tambahan tersebut harus memenuhi persyaratan untuk produksi bahan bakar berisiko rendah hanya jika diperoleh secara berkelanjutan.
Untuk alasan ini, artichoke Yerusalem adalah kandidat yang menjanjikan yang dapat dengan mudah mengganti tanaman seperti jagung dan gula bit.
Biomassa yang berkembang pesat untuk biofuel
Kinetika pertumbuhan bagian tanaman menunjukkan kemampuannya untuk menghasilkan tanaman yang optimal di Eropa.
Dua pertiga hingga tiga perempat dari bahan kering udara diwakili oleh batang dan cabang, sedangkan daun dan bunga mengandung persentase yang lebih rendah. Proporsi distribusi berat kering sangat tergantung pada banyak faktor: varietas, waktu tanam, kondisi iklim dan kondisi pertumbuhan.
Lebih dari 50% total massa tanaman ada di batang.
Ada dua fase untuk membendung pertumbuhan. Selama lima bulan pertama, peningkatan linear dalam tinggi dan berat batang diamati. Setelah periode ini, ketinggian batang mencapai maksimum dan tetap tidak berubah, dan beratnya menurun.
Tinggi dan berat maksimum tanaman bervariasi tergantung pada kondisi lingkungan dan genotipe. Pada varietas awal, tinggi akhir mencapai 140 cm, sedangkan pada varietas kemudian, tinggi akhir sekitar 280 cm.
Akibatnya, pada akhir musim tanam, jumlah bahan kering di batang varietas akhir sekitar dua kali lebih tinggi daripada di varietas awal. Dengan demikian, total biomassa varietas pematangan akhir lebih tinggi daripada varietas pematangan awal. Pemodelan menunjukkan bahwa pada varietas selanjutnya, pengawetan yang lebih lama dari area daun yang optimal memungkinkan penyerapan bahan kering yang lebih baik.
Artichoke Jerusalem yang bebas masalah
Karena ketahanannya terhadap kekeringan dan salinisasi, artichoke Yerusalem dapat dibudidayakan di tanah yang tidak cocok untuk tanaman umbi dan umbi lainnya. Tumbuh baik di tanah dengan pH 4,4 hingga 8,6.
Jika tanah liat berat dan tanah hidromorfik dapat mempersulit panen umbi, dalam kondisi seperti itu, artichoke Jerusalem dapat dibudidayakan untuk menghasilkan batang.
Secara umum, hasil, ukuran dan bentuk umbi tergantung pada jenis tanah. Sementara tanah liat ringan menghasilkan umbi besar, tanah berat memberikan hasil kekeringan yang baik karena sifat penahan kelembaban tanah tanah yang lebih baik.
Adapun suhu budidaya, untuk sebagian besar varietas Yerusalem artichoke, periode vegetasi setidaknya 125 hari bebas salju diperlukan.
Secara umum, suhu budidaya dalam kisaran 6-26 ° C diperlukan untuk mendapatkan hasil yang optimal.
Tanaman ini memiliki ketahanan sedang terhadap embun beku. Selama pertumbuhan awal, tanaman mentolerir suhu hingga -6 ° C, meskipun suhu rendah menyebabkan klorosis daun. Sedangkan untuk panen musim gugur, embun beku dari -2,8 ° C hingga -8,4 ° C memicu mekanisme aklimatisasi umbi menjadi dingin. Ini meningkatkan selera mereka karena konversi inulin menjadi fruktosa.
Di lingkungan alami, beberapa organisme (mikroorganisme, serangga, dan mamalia) berinteraksi dengan tanaman artichoke di Yerusalem, termasuk enam keluarga lebah dan lebah yang berbeda.
Banyak fitofag dan mikroorganisme telah dicatat di Jerusalem artichoke, tetapi sangat banyak dari mereka yang dapat merusak budaya secara serius.
Secara umum, bagian udara dari tanaman kurang rentan terhadap penyakit, sedangkan umbi selama pertumbuhan dan penyimpanan akhir lebih rentan. Patogen yang paling berbahaya adalah Sclerotinia sclerotiorum dan Sclerotinia rolfsii, yang menyebabkan pembusukan.
Yang pertama dipromosikan oleh pupuk nitrogen yang berlebihan, pH tanah yang rendah atau tanah hidromorfik, dan yang terakhir dengan kelembaban dikombinasikan dengan suhu tinggi.
Juga disebabkan karat Puccinia helianthidan embun tepung yang disebabkan oleh Erisyphe chicoracearum, mempengaruhi artichoke Yerusalem, tetapi mereka tidak dapat membatasi hasil, seperti bercak daun karena Alternaria helianthi.
Saat menyimpan umbi, terutama ketika umbi rusak saat panen, penyakit disebabkan oleh umbi Botrytis cinerea, Rhizopus nigrikans, Fusarium и Pennicillum spp.. Namun, prosedur pembekuan secara efektif mengendalikan penyakit ini.
Adapun serangga, ini terutama kutu daun, tetapi efeknya dapat diabaikan.
Tanaman ini kuat dan kuat, sehingga artichoke Yerusalem dapat menjadi gulma yang sangat kompetitif. Adapun gulma lain yang tumbuh cepat, perang melawan mereka hanya perlu saat menabur sampai kanopi ditutup. Penyiangan kimia dan mekanis (pembalut atas, pelonggaran, dll.) Dapat digunakan.
Begitu artichoke Yerusalem telah menetap di ladang, cukup sulit untuk dihilangkan, karena umbi-umbian atau bagian-bagiannya tetap berada di tanah, dengan musim dingin yang baik di tanah.
Pemilihan artichoke Yerusalem
Sifat biologis dan biokimia yang berharga dari artichoke Yerusalem adalah dasar dari penggunaannya secara universal dalam industri makanan dan industri, yang mengharuskan perbaikan genetik tanaman.
Fokus utama dalam seleksi adalah pada hasil umbi-umbian dan konten inulin untuk makanan dan pakan, dan baru-baru ini, fokusnya adalah pada membangun biomassa untuk produksi biofuel.
Namun, karena penggunaan artichoke Yerusalem secara tradisional terbatas, hingga saat ini, sedikit kemajuan yang telah dicapai dalam pemuliaan. Investasi dalam pengembangan pemuliaan juga fluktuatif dan tergantung pada permintaan industrialis di masing-masing negara.
Kebangkitan minat artichoke Yerusalem pada 1970-an dan 1980-an, terkait dengan krisis energi dan kekurangan pangan, mendorong tindakan yang lebih terkoordinasi dan intensif untuk mengembangkan varietas baru untuk memenuhi kebutuhan yang muncul.
Sejak itu, ekspansi signifikan area budidaya telah dicatat, terutama dalam dekade terakhir di negara-negara Asia.
Mengingat perubahan iklim saat ini, kebutuhan untuk menemukan sumber energi berkelanjutan baru dan mengurangi area yang dimaksudkan untuk produksi makanan, investasi dalam pemilihan artichoke Yerusalem tampaknya sebagian besar dibenarkan.
AS juga mungkin menarik artichoke Yerusalem
Sampai saat ini, tanaman yang paling umum digunakan untuk menghasilkan etanol adalah jagung, tebu, sorgum manis, dan bit gula. Namun, spesies ini bergantung pada lahan pertanian yang subur dan, sebagai aturan, membutuhkan sumber daya eksternal yang signifikan (mis. Air, pestisida, pupuk) untuk mencapai hasil tinggi.
Amerika Serikat dan Brasil adalah produsen bahan bakar bioetanol terbesar di dunia. Mereka menyumbang sekitar 84% dari produksi bioetanol global pada tahun 2018.
Sereal dan tebu adalah bahan baku dominan untuk produksi etanol di negara-negara ini.
Produksi etanol pada tahun 2027 diperkirakan akan menghasilkan 15 dan 18% dari produksi jagung dan tebu dunia.
Amerika Serikat, seperti Eropa, terutama menggunakan tepung jagung dan gandum untuk menghasilkan bioetanol, sedangkan tebu diproses di Brasil. Secara umum, tebu memiliki hasil etanol yang lebih tinggi daripada jagung dan tanaman lainnya seperti Jerusalem artichoke.
Namun, tebu ideal di daerah tropis dan subtropis, tetapi tidak di daerah beriklim sedang. Oleh karena itu, tominabur dapat mengambil tempat di sebelah jagung dalam produksi etanol Amerika.