Científics italians han estudiat els beneficis de la carxofa de Jerusalem sense pretensions. Resulta que es tracta d’una mena de cultiu simplement insubstituïble per a la producció d’energia renovable.
En el seu treball científic, un equip de científics italians de la Facultat de Ciències Agràries i Forestals (DAFNE) de la Universitat de Tuscia explica per què la carxofa de Jerusalem és tan bona i important.
Recentment, els biocombustibles s’han convertit en un focus estratègic per reduir les emissions dels vehicles. Però, al mateix temps, la producció de biocombustibles es fa referència cada vegada més en el context de les seves conseqüències negatives, ja que els principals cultius per a aquests propòsits, com ara, per exemple, la colza, el blat o la soja, requereixen pràctiques agrícoles molt intensives i sòls fèrtils, assenyalen els autors. (Els biocombustibles són fonts d'energia basades en el carboni derivades de material biològic).
Tot i que la Comissió de la UE ha classificat recentment els biocombustibles com un producte amb baixos nivells de canvi indirecte d’ús del sòl, derivat de cultius cultivats en terrenys marginals amb poca participació en recursos.
Per aquest motiu, només uns pocs cultius a Europa poden assolir rendiments elevats amb aquests requisits.
La carxofa de Jerusalem és un aliment per al bestiar, biocombustible i fins i tot cervesa de fruita.
Des d’aquest punt de vista, la carxofa de Jerusalem (Helianthus tuberosus L.) és sens dubte una espècie destacable, ja que té tots els atributs necessaris per assolir els objectius de la Directiva actualitzada de la UE sobre energies renovables (RED II).
La carxofa de Jerusalem està àmpliament adaptada a un entorn variat i sovint de baix rendiment per a altres cultius, i és altament adaptable.
És un cultiu polivalent que s’utilitza per al consum humà (directament en tubercles o per obtenir edulcorants), amb finalitats farmacèutiques, per a la producció de biomassa i bioenergia (bioetanol i biogàs).
També, similar a altres plantes Asteràciescom la xicoira i el càrtam, la carxofa de Jerusalem té un potencial com a conreu de farratge.
Curiosament, gràcies a les innovacions de la indústria cervesera, s’utilitzen tubercles per elaborar cerveses dolces i afruitats.
Les tiges i tubercles de carxofa de Jerusalem són rics en inulina i poden produir etanol per al seu ús com a biocombustible.
En particular, els compostos orgànics (com la inulina i la cel·lulosa) i els sucres es processen per produir etanol mitjançant la fermentació i la destil·lació.
En els darrers 20 anys, s’ha fet un treball important per millorar la conversió de la biomassa en combustible. No obstant això, els biocombustibles de primera generació (bioetanol i biodièsel derivats de cultius alimentaris) s’obtenen només d’uns pocs cultius amb una eficiència variable en la conversió de la radiació solar en energia química (biomassa).
En particular, les matèries primeres de biocombustibles són principalment colza, palmeres olioses i soja per al biodièsel; i canya de sucre, blat de moro, remolatxa sucrera i sorgo dolç per al bioetanol.
A més, no tota la biomassa es pot collir (és a dir, la biomassa de la coberta vegetal subterrània sol quedar-se al sòl), de manera que es redueix el segrest net de carboni i augmenten les ineficiències de processament.
Per aquestes raons, s’espera que les espècies vegetals dels sistemes de producció de biocombustibles de nova generació superin algunes d’aquestes limitacions, especialment si tenen biomassa subterrània productiva (és a dir, arrels o tubercles).
A més, atès que l’ús intensiu de la terra agrícola ja està establert a la majoria de regions del món, els cultius bioenergètics han de ser sostenibles mediambientalment per evitar una pressió addicional sobre la biodiversitat agrícola, el sòl i els recursos hídrics.
Els científics busquen cultius de bioenergia per al futur
La investigació avança cap a sistemes d’energia de biocombustibles de nova generació amb menor impacte ambiental, major productivitat i un major retorn de la inversió i amb menys competència per l’ús del sòl per a cultius alimentaris i farratgers.
La biomassa lignocel·lulòsica de cultius aïllats de bioenergia i residus agrícoles es considera un recurs sostenible per a la producció de bioenergia, però la hidròlisi mitjançant enzims cel·lulolítics és més intensa i costosa que la biomassa basada en midó o melassa.
En aquest sentit, entre els sistemes de biocombustibles més atractius de la propera generació hi ha les algues i la carxofa de Jerusalem, que produeix un tubercle que també es pot cultivar i collir utilitzant la infraestructura i els mecanismes existents que s’utilitzen per a cultius similars (plantes de tubercles).
Per què la carxofa de Jerusalem necessita realment Europa?
Les característiques que fan de la carxofa de Jerusalem un cultiu energètic digne inclouen: creixement ràpid, alt contingut d’hidrats de carboni, matèria seca total adequada per unitat d’àrea, capacitat d’utilitzar aigües residuals riques en nutrients, resistència / tolerància a patògens, capacitat de créixer fàcilment amb costos de producció externs mínims i a terres marginals.
Aquest darrer aspecte promet ser clau per al futur dels biocombustibles a Europa.
Tal com preveu la Directiva revisada d’energies renovables (RED) aprovada pel Parlament Europeu i el Consell (Directiva 2018/2001), la Comissió de la UE ha adoptat recentment un acte delegat que estableix criteris per determinar ambdós canvis indirectes importants d’ús del sòl.
ILUC és una matèria primera perillosa amb una expansió indirecta significativa de l’espai de producció en terrenys amb altes reserves de carboni i certificació de biocombustibles, biofluids i combustibles de biomassa ILUC de baix risc.
Es pot concedir la certificació si el combustible compleix els criteris acumulatius següents:
(i) complir els criteris de sostenibilitat, cosa que significa que les matèries primeres només es poden cultivar en terrenys no utilitzats que no siguin rics en carboni;
(ii) l'ús de matèries primeres addicionals com a resultat de mesures per augmentar la productivitat en terres ja usades o en cultius en zones que no s'utilitzaven anteriorment per al cultiu (terres no utilitzades), sempre que les terres estiguessin abandonades o degradades greument o que el cultiu fos conreada per un minifundista;
(iii) proves convincents que compleixen els dos criteris anteriors.
Viouslybviament, d’acord amb els requisits de la Directiva, aquesta matèria primera addicional ha de complir els requisits per a la producció de combustible de baix risc només si s’obté de manera sostenible.
Per aquest motiu, la carxofa de Jerusalem és un candidat prometedor que pot substituir fàcilment cultius com el blat de moro i la remolatxa sucrera.
Biomasa de creixement ràpid per a biocombustibles
La cinètica de creixement de parts d’una planta indica la seva capacitat per produir un cultiu òptim a Europa.
De dos terços a tres quartes parts de la matèria seca de l’aire es representen amb tiges i branques, mentre que les fulles i les flors contenen un percentatge inferior. La proporció de distribució del pes sec depèn en gran mesura de molts factors: varietat, temps de plantació, condicions climàtiques i de creixement.
Més del 50% de la massa total de la planta es troba a la tija.
Hi ha dues fases de creixement de la tija. Durant els primers cinc mesos, hi ha un augment lineal de l’altura i el pes de la tija. Després d’aquest període, l’alçada de la tija arriba al màxim i es manté inalterada, mentre que el seu pes disminueix.
El creixement i el pes màxims de les plantes varien segons les condicions ambientals i el genotip. A les primeres varietats, l'alçada final arriba als 140 cm, mentre que a les varietats posteriors, l'alçada final és d'uns 280 cm.
En conseqüència, al final de la temporada de creixement, la quantitat de matèria seca a les tiges de les varietats tardanes era aproximadament el doble que a les primeres. Per tant, la biomassa total de les varietats de maduració tardana és superior a la de les varietats de maduració primerenca. La modelització va demostrar que en varietats tardanes, una preservació més llarga de la superfície foliar òptima permet una millor absorció de la matèria seca.
Carxofa de Jerusalem lliure de problemes
A causa de la seva resistència a la sequera i a la salinitat, la carxofa de Jerusalem es pot cultivar en sòls no aptes per a altres cultius d'arrel i tubercles. Creix bé en sòls amb un pH de 4,4 a 8,6.
Si els sòls argilosos i hidromorfs pesats poden dificultar la collita de tubercles, es pot cultivar carxofa de Jerusalem per a la producció de tija.
En general, el rendiment, la mida i la forma dels tubercles depenen del tipus de sòl. Tot i que els sòls lleugers i argilosos produeixen grans tubercles, els sòls pesats proporcionen bons rendiments en condicions de sequera a causa de les millors propietats de retenció d’aigua dels sòls argilosos.
Pel que fa a la temperatura de creixement, la majoria de varietats de carxofa de Jerusalem requereixen una temporada de creixement d'almenys 125 dies sense gelades.
En general, es requereixen temperatures de creixement compreses entre els 6 i els 26 ° C per obtenir un rendiment òptim.
La planta és moderadament resistent a les gelades. Durant el creixement primerenc, el cultiu tolera temperatures de fins a -6 ° C, tot i que les baixes temperatures provoquen la clorosi de les fulles. Pel que fa a la collita de tardor, les gelades de -2,8 ° C a -8,4 ° C desencadenen el mecanisme d’aclimatació dels tubercles al fred. Això millora el seu sabor convertint la inulina en fructosa.
Al medi natural, diversos organismes (microorganismes, insectes i mamífers) interactuen amb les plantes de carxofa de Jerusalem, incloses sis famílies diferents d'abelles i borinots.
S'ha informat de molts fitofags i microorganismes sobre la carxofa de Jerusalem, però molt pocs poden danyar greument la cultura.
En general, la part aèria de la planta és menys susceptible a les malalties, mentre que els tubercles són més susceptibles durant el creixement tardà i l’emmagatzematge. Els microorganismes patògens més nocius són Sclerotinia sclerotiorum i Sclerotinia rolfsii, que causen podridura.
El primer es veu afavorit per una fertilització excessiva amb nitrogen, un baix pH del sòl o sòls hidromorfs, i el segon per la humitat combinada amb altes temperatures.
També es produeix l’òxid Puccinia helianthi, i oïdi causat per Erisyphe chicoracearum, ataquen la carxofa de Jerusalem, però no són capaços de limitar el rendiment, així com la taca de la fulla degut a Alternaria helianthi.
L’emmagatzematge de tubercles, especialment quan es fa malbé durant la collita, pot causar malalties causades per botrytis cinerea, Rhizopus nigricans, Fusarium и Pennicillum spp.... No obstant això, els procediments de congelació controlen eficaçment aquestes malalties.
Pel que fa als insectes, es tracta principalment de pugons, però la seva influència és insignificant.
La planta és resistent i forta, de manera que la carxofa de Jerusalem es pot convertir en una herba molt competitiva per si sola. Per a altres males herbes de creixement ràpid, el control només és necessari durant la sembra, abans que es tanqui el dosser. Podeu utilitzar desherbament tant químic com mecànic (aparença superior, afluixament, etc.).
Després que la carxofa de Jerusalem s'hagi instal·lat al camp, és força difícil eliminar-la, ja que els tubercles o les seves parts romanen a terra, hivernant bé al sòl.
Selecció de carxofa de Jerusalem
Les valuoses propietats biològiques i bioquímiques de la carxofa de Jerusalem són la base del seu ús universal a la indústria alimentària i industrial, cosa que requereix una millora genètica del rendiment.
L’objectiu principal de la cria és el rendiment de tubercles i el contingut d’inulina per a aliments i pinsos, i més recentment en el creixement de la biomassa per a la producció de biocombustibles.
No obstant això, a causa de l’ús tradicionalment limitat de la carxofa de Jerusalem, fins ara s’ha avançat poc en la cria. La inversió en desenvolupament reproductiu també és inestable i depèn de la demanda de la indústria de cada país.
El ressorgiment de l’interès per la carxofa de Jerusalem als anys setanta i vuitanta, relacionat amb la crisi energètica i l’escassetat d’aliments, ha fet esperar que es puguin adoptar accions més coordinades i intensives per desenvolupar noves varietats que satisfacin les necessitats emergents.
Des de llavors, hi ha hagut un augment significatiu a la superfície conreada, especialment en l'última dècada i als països asiàtics.
Tenint en compte l’actual canvi climàtic, la necessitat de trobar noves fonts d’energia sostenibles i la reducció de la superfície per a la producció d’aliments, la inversió en la cria de carxofa de Jerusalem sembla estar en gran mesura justificada.
Els EUA també poden estar interessats en la carxofa de Jerusalem
De lluny, els cultius més comuns que s’utilitzen per a la producció d’etanol són el blat de moro, la canya de sucre, el sorgo dolç i la remolatxa sucrera. Tot i això, aquestes espècies depenen de terres agrícoles fèrtils i solen requerir recursos externs importants (és a dir, aigua, pesticides, fertilitzants) per aconseguir rendiments elevats.
Els Estats Units i el Brasil són els principals productors mundials de combustibles de bioetanol. Van representar aproximadament el 84% de la producció mundial de bioetanol el 2018.
Els cereals i la canya de sucre són les matèries primeres dominants per a la producció d’etanol en aquests països.
Es preveu que la producció d’etanol el 2027 suposi el 15% i el 18% de la producció mundial de blat de moro i canya de sucre.
Els Estats Units, com Europa, utilitzen principalment midó de blat de moro i blat per fabricar bioetanol, mentre que el Brasil processa la canya de sucre. En general, la canya de sucre té un rendiment més alt d’etanol que el blat de moro i altres cultius com la carxofa de Jerusalem.
Tot i això, la canya de sucre és ideal en climes tropicals i subtropicals, però no en climes temperats. Per tant, Tominabur pot ocupar un lloc al costat del blat de moro en la producció d’etanol americà.