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mercoledì 22 luglio 2015

TOPINAMBUR (Helianthus tuberosus L.)

Topinambur (Helianthus tuberosus L.)



Famiglia Asteraceae

Regno
Plantae – Piante
Sottoregno
Tracheobionta – PianteVascolari
Superdivisione
Spermatophyta – Pianta a seme
Divisione
Magnoliophyta – Pianta a fiore
Classe 
Magnoliopsida- Dicotiledoni
Sottoclasse
Asteridae
Ordine
Asterales
Famiglia 
Asteraceae
Genere
Helianthus L.– Girasole.
Specie
Helianthus tuberosus L.–Jerusalem artichoke- Topinambur

Descrizione pianta
Il topinambur o Jerusalem artichoke è pianta brevidiurna C3 originaria del Nord America.
Pianta morfologicamente simile al girasole se ne distingue per la diversa infiorescenza e per la presenza di grossi tuberi radicali ricchi di inulina. Ha un sapore simile al carciofo ma più dolce. Per questo è chiamato anche carciofo di Gerusalemme. E’ alto da 1 a 4 metri. Ha uno stocco semirigido e foglie lanceolate. Produce fiori gialli con 4-8 cm di diametro. Non sempre la pianta produce semi. Ha un apparato radicale con stoloni sotterranei che portano grossi tuberi simili alla patata eccetto che i primi hanno un contenuto d’acqua più alto e producono radici avventizie. Resiste poco al gelo ma i tuberi sopravvivono a -30 gradi. Predilige suoli sabbiosi e vive e produce discretamente anche in suoli poveri.
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Cenni colturali.
Il topinambur è una delle colture di campo di cui disponiamo con la più alta produzione di materia secca per ettaro. Un buon raccolto è relativamente facile da ottenere ma difficile da raccogliere ed immagazzinare.
 I tuberi sono legati ermeticamente alla corona della pianta e, quando è effettuata la raccolta meccanica, viene su un insieme di tuberi, tessuto di corona, e suolo che non si separano bene come la patata e la patata dolce.
Vi è così necessità di molta manodopera per la fase di raccolta. Oltre a questo, i tuberi si deteriorano velocemente e sono difficili da immagazzinare denotando una bassa serbevolezza.
Vanno processati rapidamente con problemi logistici facilmente immaginabili. I tuberi si conservano bene in ogni modo nel suolo e ipoteticamente potrebbero essere immagazzinati nel campo tal quali e raccolti periodicamente ogni qualvolta il suolo non è    troppo bagnato al punto da rendere difficile la raccolta. Un altro problema è che il topinambur non resiste bene alle infestanti e non si adatta ai suoli argillosi. Richiede un pH compreso tra 5,5 e 7. Per la semina usiamo una piantatrice da patate. Si propaga mediante frammenti di tubero, semi o segmenti del rizoma.
Dove coltivata in maniera tradizionale la  concimazione apportata è N: K: P, 40-80; 250; 120 più 60 kg/ha di magnesio. La coltura va sospesa ogni 5 anni perchè è molto soggetta allo Sclerotinia. Spesso è coltivata nonostante sia poliennale come coltura al massimo biennale. E’ attaccata inoltre dalla ruggine Puccinia helianthi e dall’Erysiphe cichoracearum.


Produzione e usi energetici.
E’ coltivato in maniera estensiva come pianta da bioetanolo. Con il sorgo dolce e la patata dolce ha la resa in zuccheri semplici e quindi in alcol più alta riportata in letteratura (7.500 l/ha). Nonostante ciò la specie denota allo stato attuale molti svantaggi colturali e processuali che ne limitano lo sviluppo. Ad esempio nonostante renda di più si preferisce in Europa puntare sulla barbabietola da zucchero perché il saccarosio è direttamente fermentabile.
 L’inulina richiede uno step in più nel processo di conversione per la sua idrolisi con costi aggiuntivi. In Spagna il clone "Violet de Rennes" ha prodotto 16 t/ha per anno. In Portogallo sono stati ottenuti ben 43 t/ha su suoli sabbiosi. In Olanda cloni selezionati di Bianka, Yellow perfect, Columbia e Precoce su suoli leggeri e sabbiosi hanno prodotto nel 1989 circa 92-105 t/ha in tuberi freschi con una resa in inulina di 16 t/ha (13-15% inulina nel tubero). L’anno dopo la coltura ha reso la metà. A seconda della varietà il tubero è costituito dal 75% d’acqua, 3% proteine e 16% carboidrati dei quali il polimero del fruttosio inulina può costituire da solo l’8%.
L’ Helianthus tuberosus L. è con la radice di cicoria classificata come Cichorium intybus L. una delle maggiori fonti di questo zucchero conosciute tra le colture di campo. L’ Inulina (D-fruttosio) può essere trasformata in sciroppi di fruttosio tramite idrolisi o convertita facilmente tramite fermentazione con lieviti in Bioetanolo (e saccarosio). Circa 10 litri di etanolo possono essere ricavati da 100 kg di tuberi freschi. L’Inulina può essere usata nell’industria alimentare come zucchero dietetico, mentre gli sciroppi di fruttosio possono essere usati come dolcificante nelle bibite. Nel frattempo si sta attuando una rapida ricerca applicativa per utilizzare l’inulina ed i suoi possibili derivati (composti chimici del furano) come materiale per l’industria chimica. Durante gli ultimi 10 anni è stato attuato un significativo miglioramento genetico sul Topinambur in Europa specialmente nei Paesi Bassi. La produzione d’inulina è in media per il carciofo di Gerusalemme da  4,5 a 8,3 t/ha, mentre la radice di cicoria produce da 9,8 a 16,1 t/ha. Nei Paesi Bassi incrociando l’H. tuberosus si ottennero 10 cloni con produzione di inulina sulle 16 t/ha nel 1989, ma senza irrigazione in una anno di carenza idrica del 1990 s’ottennero solamente 7 t/ha (Van Soest, 1993; Mays, 1990). La biomassa verde totale ha un potere calorifico di 17,6 Mj/kg di materia secca e può essere usata come foraggio o polpa per cartiere (RE, 1996).


G.N.

lunedì 6 luglio 2015

LE COLTURE DA ETANOLO


Le colture da Etanolo sono molteplici e in grande sviluppo. L’etanolo può essere prodotto da biomasse ligno-cellulosiche, cellulosiche, amilacee, amido-zuccherine e zuccherine. Oggi giorno le più diffuse sono le zuccherine ma le nuove tecnologie sia in termini di efficienza e resa della fermentazione con l’ utilizzo di nuovi ceppi batterici migliorati e la maggiore efficienza della trasformazione della lignina e cellulosa a etanolo fanno supporre un maggior sviluppo di queste  ultime in un prossimo futuro ( Tab.2.).

Tab. 1. Piante da etanolo in Europa e loro resa (Billy 1984).

Colture
Cultivar
N
(kg/ha)
Resa
coltura
(t/ha)
Resa in alcol
(l/ha)
Batata.(Ipomea batatas Lam.)
'Jewel'
120
42,6
5.821
Topinambur.(Helianthus tuberosus L.).
'Mammouth
French White'
56
30,7
4.169
Sorgo dolce.
[Sorghum bicolor (L.) Moench.]
'Meridian 71-1'
112
72,8
2.196
Patata (Solanum tuberosum L.).
'Pontiac'
112
22,6
1.830
Barbabietola da zucchero.
(Beta vulgaris L.)
'USH 20'
168
31,4
1.640
Barbabietola da foraggio
(Beta vulgaris L.).

'Mono Rosa'
168
32,3
1.309

                                             Nell'immagine: la batata (Ipomea batatas)


Tab.2.Valutazione energetica d'alcune colture da biomassa cellulosiche.
( Billy, 1999).
Coltura
Resa di biomassa secca
(metric t/ha)
Energia catturata (joule/hg-s.s)
Energia totale
joule/ha
Cynodon dactylon L.
17,9
426 x 103
7625 x 106
Kenaf(Hibiscus cannabinius L.)
11,2
620 x 103
6944 x 106
Zea mays L.
6,72
701 x 103
4711 x 106
Festuca arundinacea Schreb.
7,8
557 x 103
4345 x 106
Pioppo
Variabile
586 x 103
Variabile

La coltura d’etanolo oggi maggiormente diffusa è il Mais (Zea mais) che negli Usa è la coltura principale del settore bioenergico, cionostante è una coltura high input con bilancio energetico decrescente da decenni. Il mais produce 2.000 l/ha d’etanolo. La resa non è molto alta rispetto ad altre piante, ma l’utilizzo degli scarti come gli stocchi e tutoli per farne foraggi ealtro ne rende il prezzo competitivo. In futuro saranno realizzati ibridi azoto dipendenti con simbiosi con i microrganismi Azospirillum spp. Secondo i dati di Pimental l’input energetico nella coltura di mais tra il 1950 ed il 1970 è passato negli Usa da 11.000 a 26.700 Mj /ha nonostante il notevole aumento d’energia il prodotta l’efficienza è calata del 11 %.  Allo stato attuale una maggiore produttività del mais ad esempio comporta più alti costi energetici per unità di prodotto, ciononostante il bilancio energetico del mais risulta più favorevole d’altre colture.
 Secondo Phispps e Pain il rendimento energetico per ettaro, vale a dire la quantità d’energia metabolizzabile prodotta in rapporto a quella consumata (esclusa l’energia solare) è per il mais 3,2. Nei paesi industrializzati la meccanizzazione incide per il 57% e la fertilizzazione per il 39%, mentre l’irrigazione e la difesa per il 4 %.

G.N.