Cientistas italianos estudaram os benefícios da despretensiosa alcachofra de Jerusalém. Acontece que se trata de uma espécie de cultivo simplesmente insubstituível para a produção de energia renovável.
Em seu trabalho científico, uma equipe de cientistas italianos da Faculdade de Ciências Agrárias e Florestais (DAFNE) da Universidade de Tuscia explica por que a alcachofra de Jerusalém é tão boa e importante.
Recentemente, os biocombustíveis se tornaram um foco estratégico para reduzir as emissões veiculares. Mas, ao mesmo tempo, a produção de biocombustíveis é cada vez mais referida no contexto de suas consequências negativas, uma vez que as principais culturas para esses fins, como, digamos, colza, trigo ou soja, requerem práticas agrícolas altamente intensivas e solos férteis, afirmam os autores. Nota. (Biocombustíveis são fontes de energia baseadas em carbono derivadas de material biológico.)
Embora a Comissão da UE tenha classificado mais recentemente os biocombustíveis como um produto com baixos níveis de alteração indireta do uso da terra, derivado de plantações cultivadas em terras marginais com pouco envolvimento de recursos.
Por este motivo, apenas algumas culturas na Europa podem atingir rendimentos elevados com estes requisitos.
A alcachofra de Jerusalém é uma ração para gado, biocombustível e até cerveja de frutas.
Deste ponto de vista, alcachofra de Jerusalém (Helianthus tuberosus L.) é certamente uma espécie digna de nota, pois possui todos os atributos necessários para atingir os objetivos da Diretiva de Energias Renováveis da UE (RED II) atualizada.
A alcachofra de Jerusalém é amplamente adaptada a um ambiente variado e freqüentemente de baixo rendimento para outras culturas, e é altamente adaptável.
É uma cultura polivalente destinada ao consumo humano (diretamente em tubérculos ou para obtenção de adoçantes), para fins farmacêuticos, à produção de biomassa e bioenergia (bioetanol e biogás).
Além disso, semelhante a outras plantas Asteraceaecomo a chicória e o cártamo, a alcachofra de Jerusalém tem potencial como cultura forrageira.
Curiosamente, graças às inovações na indústria cervejeira, os tubérculos estão sendo usados para fazer cervejas doces e frutadas.
Os caules e tubérculos de alcachofra de Jerusalém são ricos em inulina, com potencial para produzir etanol para uso como biocombustível.
Em particular, compostos orgânicos (como inulina e celulose) e açúcares são processados para produzir etanol por fermentação e destilação.
Nos últimos 20 anos, um trabalho significativo foi feito para melhorar a conversão de biomassa em combustível. No entanto, os biocombustíveis de primeira geração (bioetanol e biodiesel derivados de culturas alimentares) são obtidos de apenas algumas culturas com eficiência variável na conversão da radiação solar em energia química (biomassa).
Em particular, as matérias-primas para biocombustíveis são principalmente colza, dendezeiros e soja para biodiesel; e cana-de-açúcar, milho, beterraba sacarina e sorgo doce para o bioetanol.
Além disso, nem toda a biomassa está disponível para colheita (ou seja, a biomassa da cobertura vegetal subterrânea geralmente permanece no solo), portanto, o sequestro líquido de carbono é reduzido e as ineficiências de processamento aumentam.
Por essas razões, as espécies de plantas para sistemas de produção de biocombustíveis de próxima geração devem superar algumas dessas restrições, especialmente se tiverem biomassa subterrânea produtiva (ou seja, raízes ou tubérculos).
Além disso, como o uso intensivo de terras agrícolas já está estabelecido na maioria das regiões do mundo, as culturas bioenergéticas devem ser ambientalmente sustentáveis para evitar pressão adicional sobre a biodiversidade agrícola, o solo e os recursos hídricos.
Cientistas buscam safras de bioenergia para o futuro
A pesquisa está sendo direcionada para sistemas de energia de biocombustíveis de próxima geração com menor impacto ambiental, maior produtividade e maior retorno sobre o investimento, e com menos competição pelo uso da terra para alimentos e rações.
A biomassa lignocelulósica de culturas isoladas de bioenergia e resíduos agrícolas é considerada um recurso sustentável para a produção de bioenergia, mas a hidrólise usando enzimas celulolíticas é mais trabalhosa e cara do que usar biomassa à base de amido ou melaço.
Nesse sentido, entre os sistemas de biocombustíveis mais atraentes da próxima geração estão as algas e a alcachofra de Jerusalém, que produzem um tubérculo que também pode ser cultivado e colhido usando a infraestrutura existente e os mecanismos usados para plantações semelhantes (tubérculos).
Por que a alcachofra de Jerusalém realmente precisa da Europa
As características que tornam a alcachofra de Jerusalém uma cultura energética valiosa incluem: crescimento rápido, alto teor de carboidratos, matéria seca total adequada por unidade de área, capacidade de utilizar águas residuais ricas em nutrientes, resistência / tolerância a patógenos, capacidade de crescer facilmente com custos de produção externos mínimos, e em terras marginais.
Este último aspecto promete ser fundamental para o futuro dos biocombustíveis na Europa.
Conforme previsto pela Diretiva de Energias Renováveis (RED) revisada adotada pelo Parlamento Europeu e pelo Conselho (Diretiva 2018/2001), a Comissão da UE adotou recentemente um ato delegado que estabelece critérios para a determinação de alterações indiretas importantes no uso do solo.
ILUC é uma matéria-prima perigosa com significativa expansão indireta do espaço de produção em terras com altas reservas de carbono e certificação de biocombustíveis, biofluidos e combustíveis de biomassa de ILUC de baixo risco.
A certificação pode ser concedida se o combustível atender aos seguintes critérios cumulativos:
(i) atender aos critérios de sustentabilidade, o que significa que as matérias-primas só podem ser cultivadas em terras não utilizadas que não sejam ricas em carbono;
(ii) o uso de matérias-primas adicionais como resultado de medidas para aumentar a produtividade em terras já utilizadas ou cultivo em áreas que não foram anteriormente utilizadas para o cultivo de safras (terras não utilizadas), desde que a terra tenha sido abandonada ou severamente degradada, ou a safra foi cultivado por um pequeno proprietário;
(iii) evidências convincentes de que os dois critérios anteriores foram atendidos.
Obviamente, de acordo com os requisitos da diretiva, essa matéria-prima adicional deve cumprir os requisitos para a produção de combustível de baixo risco apenas se for obtida de forma sustentável.
Por esse motivo, a alcachofra de Jerusalém é um candidato promissor, que pode facilmente substituir culturas como o milho e a beterraba sacarina.
Biomassa de crescimento rápido para biocombustíveis
A cinética de crescimento das partes da planta indica sua capacidade de produzir uma safra ideal na Europa.
De dois terços a três quartos da matéria seca do ar é representada por caules e ramos, enquanto folhas e flores contêm uma porcentagem menor. A proporção da distribuição do peso seco é altamente dependente de muitos fatores: variedade, época de plantio, condições climáticas e de cultivo.
Mais de 50% da massa total da planta está no caule.
Existem duas fases de crescimento do caule. Durante os primeiros cinco meses, ocorre um aumento linear na altura e no peso do caule. Após esse período, a altura do caule atinge seu máximo e permanece inalterada, enquanto seu peso diminui.
O crescimento e o peso máximos da planta variam com as condições ambientais e genótipo. Nas variedades iniciais, a altura final chega a 140 cm, enquanto nas variedades posteriores, a altura final é de cerca de 280 cm.
Conseqüentemente, no final da estação de crescimento, a quantidade de matéria seca nos caules das variedades tardias era cerca de duas vezes maior que nas primeiras. Assim, a biomassa total das variedades de maturação tardia é maior do que a das variedades de maturação precoce. A modelagem mostrou que em variedades tardias, uma preservação mais longa da área foliar ideal permite uma melhor absorção de matéria seca.
Alcachofra de Jerusalém sem problemas
Devido à sua resistência à seca e salinidade, a alcachofra de Jerusalém pode ser cultivada em solos inadequados para outras raízes e tubérculos. Ela cresce bem em solos com pH de 4,4 a 8,6.
Se os solos argilosos e hidromórficos pesados podem dificultar a colheita dos tubérculos, a alcachofra de Jerusalém pode ser cultivada para a produção de caules.
Em geral, o rendimento, o tamanho e a forma dos tubérculos dependem do tipo de solo. Enquanto os solos argilosos leves produzem tubérculos grandes, os solos pesados fornecem bons rendimentos em condições de seca devido às melhores propriedades de retenção de água dos solos argilosos.
Quanto à temperatura de crescimento, a maioria das variedades de alcachofra de Jerusalém exige uma temporada de cultivo de pelo menos 125 dias sem geadas.
Em geral, temperaturas crescentes na faixa de 6-26 ° C são necessárias para um rendimento ideal.
A planta é moderadamente resistente à geada. Durante o crescimento inicial, a cultura tolera temperaturas tão baixas quanto -6 ° C, embora baixas temperaturas causem clorose nas folhas. Já na colheita de outono, geadas de -2,8 ° C a -8,4 ° C desencadeiam o mecanismo de aclimatação dos tubérculos ao frio. Isso melhora seu sabor ao converter a inulina em frutose.
No ambiente natural, vários organismos (microrganismos, insetos e mamíferos) interagem com as plantas de alcachofra de Jerusalém, incluindo seis famílias diferentes de abelhas e zangões.
Muitos fitófagos e microorganismos foram relatados na alcachofra de Jerusalém, mas muito poucos deles podem causar danos graves à cultura.
Em geral, a parte aérea da planta é menos suscetível a doenças, enquanto os tubérculos são mais suscetíveis durante o crescimento tardio e armazenamento. Os microrganismos patogênicos mais nocivos são Sclerotinia sclerotiorum e Sclerotinia rolfsii, que causam podridão.
O primeiro é favorecido pela fertilização excessiva com nitrogênio, baixo pH do solo ou solos hidromórficos, e o último pela umidade combinada com altas temperaturas.
Também ferrugem causada por Puccinia helianthi, e oídio causado por Erisyphe chicoracearum, atacam a alcachofra de Jerusalém, mas não conseguem limitar o rendimento, assim como a mancha foliar por Alternaria helianthi.
Quando os tubérculos são armazenados, principalmente quando danificados durante a colheita, doenças causadas por Botrytis cinerea, Rhizopus nigricans, Fusarium и Penicillum spp.... No entanto, os procedimentos de congelamento controlam efetivamente essas doenças.
Quanto aos insetos, são principalmente pulgões, mas sua influência é insignificante.
A planta é resistente e forte, então a alcachofra de Jerusalém pode se tornar uma erva daninha muito competitiva por conta própria. Para outras ervas daninhas de crescimento rápido, o controle só é necessário durante a semeadura, antes que o dossel feche. Você pode usar a remoção de ervas daninhas tanto química quanto mecânica (cobertura, afrouxamento, etc.).
Depois que a alcachofra de Jerusalém se fixou no campo, é bastante difícil removê-la, pois os tubérculos ou suas partes permanecem no solo, hibernando bem no solo.
Seleção de alcachofra de Jerusalém
As valiosas propriedades biológicas e bioquímicas da alcachofra de Jerusalém fundamentam seu uso universal nas indústrias alimentícia e industrial, o que exige um melhoramento genético na produção.
O foco principal do melhoramento genético está na produção de tubérculos e no conteúdo de inulina para alimentos e rações e, mais recentemente, no crescimento de biomassa para a produção de biocombustíveis.
No entanto, devido ao uso tradicionalmente limitado de alcachofra de Jerusalém, pouco progresso foi feito na criação até o momento. O investimento no desenvolvimento da criação também é volátil e depende da demanda da indústria em cada país.
O ressurgimento do interesse pela alcachofra de Jerusalém nas décadas de 1970 e 1980, ligado à crise energética e à escassez de alimentos, aumentou a esperança de que ações mais coordenadas e intensivas possam ser tomadas para desenvolver novas variedades que atendam às necessidades emergentes.
Desde então, houve um aumento significativo da área plantada, principalmente na última década e nos países asiáticos.
Dada a atual mudança climática, a necessidade de encontrar novas fontes sustentáveis de energia e a redução da área plantada para a produção de alimentos, o investimento na criação de alcachofra de Jerusalém parece ser amplamente justificado.
Os EUA também podem estar interessados em alcachofra de Jerusalém
De longe, as culturas mais comuns usadas para a produção de etanol são milho, cana-de-açúcar, sorgo doce e beterraba sacarina. No entanto, essas espécies são dependentes de terras agrícolas férteis e geralmente requerem recursos externos significativos (ou seja, água, pesticidas, fertilizantes) para alcançar altos rendimentos.
Os Estados Unidos e o Brasil são os maiores produtores mundiais de combustíveis bioetanol. Eles responderam por cerca de 84% da produção global de bioetanol em 2018.
Cereais e cana-de-açúcar são as matérias-primas dominantes para a produção de etanol nesses países.
A produção de etanol em 2027 deverá representar 15% e 18% da produção global de milho e cana-de-açúcar.
Os Estados Unidos, assim como a Europa, usam principalmente amido de milho e trigo para fazer bioetanol, enquanto o Brasil processa cana-de-açúcar. Em geral, a cana-de-açúcar tem maior rendimento de etanol do que o milho e outras culturas, como a alcachofra.
No entanto, a cana-de-açúcar é ideal em climas tropicais e subtropicais, mas não em climas temperados. Portanto, o Tominabur pode ocupar um lugar ao lado do milho na produção do etanol americano.