Specie di piante di idrocarburi in deserti e semi-deserti

Questo articolo getta luce sui quattro tipi di specie di piante di idrocarburi nei deserti e nei semi-deserti. I tipi sono: (1) Parthenium Argentatum (2) Euphorbia (3) Alga e (4) Pedilanthus Macrocarpus.

Indagini sugli idrocarburi :

Molte specie di piante producono idrocarburi che possono essere utilizzati come combustibili e sostanze chimiche, ma va notata una citazione ben nota di Martin (1944): molte più piante contengono gomma di quanto generalmente si crede, ma poche contengono abbastanza per rendere l'estrazione utile. Il più noto è la gomma naturale dall'albero della gomma Hevea. Tali idrocarburi sono chimicamente più ridotti dei carboidrati, cioè contengono meno ossigeno per carbonio e quindi possono essere usati più direttamente.

La gomma naturale può anche essere prodotta dall'arbusto del deserto Parthenium argentatum (guayule) e grandi quantità sono state prodotte in passato in Messico.

Allo stesso tempo, ci sono sforzi per selezionare e stabilire piantagioni di prova di colture che producono idrocarburi di peso molecolare inferiore rispetto alla gomma. L'idea è di estrarre liquidi da tali piante che avranno proprietà molto vicine a quelle del petrolio. Vari metodi di estrazione con solventi sono stati utilizzati per analizzare e rimuovere 'idrocarburi', 'resine', 'polifenoli', bio-greggio 'da piante e parti di piante.

Il lavoro più noto è quello di Calvino in California che utilizza le specie Euphorbia con lo scopo di produrre l'equivalente di circa 20 barili di petrolio per ettaro all'anno in un ambiente semiarido {del tipo desertico). Inoltre, in Brasile sono stati identificati alberi (Cobafeira sp. E Croton sp.) Che producono "oli" che possono essere utilizzati direttamente o richiedono una lavorazione prima di essere utilizzati nei motori.

Ricerche sistematiche per specie di piante con alto contenuto di idrocarburi sono state fatte sporadicamente nel passato Tali sforzi sono stati fatti per gli impianti di produzione del lattice poiché il lattice è un'emulsione lattea di circa il 30% di idrocarburi e l'acqua di riposo. La gomma naturale è il prodotto in lattice più noto, ma molte specie di piante, ad esempio Euphoibiaceae, producono idrocarburi ("oli") nel loro lattice con pesi molecolari molto più bassi della gomma.

Calvin era progenitore e ragionato che le piante producessero materiali simili agli idrocarburi. Ha suggerito che i membri della famiglia Euphorbiaceae e il genere Euphorbia quasi ogni specie è una pianta produttrice di lattice. Queste specie contengono idrocarburi di peso molecolare molto più basso della gomma di Hevea (membro di Euphorbiaceae, cresce nei climi tropicali). Calvin successivamente (1979) ha concluso che questo tipo di esplorazione dà luogo a due approcci pratici alle risorse rinnovabili.

Utilizzare l'idrocarburo come viene dalla pianta stessa come un olio grezzo, raffinarlo, rimuovere gli steroli in esso contenuti, incrinare il resto dei composti in etilene, propilene, ecc. E quindi ricostruire altre sostanze chimiche da tali prodotti; questo approccio può essere sviluppato immediatamente.

Scopri come il peso molecolare è controllato e manipolare la pianta per costruire materiali del peso molecolare desiderato, un approccio che sarà più lungo e più complesso utilizzando la pianta come veicolo di raccolta e costruzione. In Arizona (Mc Laughlin e Hoffman 1982) e in Australia (Stewart et al 1982) sono state condotte indagini approfondite per il "bio-greggio" (l'estratto combinato da cicloesano e etanolo).

In Arizona sono state esaminate centocinquantacinque specie di piante originarie degli Stati Uniti sudoccidentali e del Messico nord-occidentale per potenziali riserve di mangimi per la produzione di bio-greggio nelle terre aride. Il bio-greggio è la frazione chimica di idrocarburi e idrocarburi delle piante che può essere estratta da solventi organici e trasformata in scorte di mangimi chimici per terreni. Le piante sono state valutate utilizzando una serie di modelli che forniscono stime dei costi di produzione di petrolio ed energia. Le piante che producono essudati di lattice o resina hanno la più alta percentuale di estratti ad alta energia.

Riassunto della percentuale estraibile in 195 specie di piante sudoccidentali (McLaughlin & Hoffmann 1982):

Le rese biologiche variano tra 12-30 barili / ha / anno tra le piante elencate. La bagassa dopo l'estrazione con solvente avrebbe diverse opzioni, tra cui la combustione diretta per produrre vapore ed elettricità, la produzione di mangimi per animali o modifiche del suolo, o un'ulteriore conversione ad altri prodotti energetici.

Negli Stati Uniti ulteriori studi si sono concentrati su Asclepias (milkweed). Lo studio australiano è un'analisi del potenziale di produzione di combustibili liquidi provenienti da quattro colture contenenti resina.Candidate le specie di colture per varie regioni in Australia, le loro stime di resa e costi (Stewart et al., 1982).

I dati sono riassunti nella tabella seguente:

tipi:

Tipo # 1. Parthenium Argentatum :

Il guayule (Pathenium argentatum) è un membro della famiglia delle Asteraceae e originario delle regioni semi-aride del Messico centro-settentrionale e del Texas meridionale, dove è disseminato su un plateau di 338.000 km ² . Come molte piante aride della regione ha bisogno di una grande quantità di luce solare e basse temperature notturne. È, tuttavia, una pianta arida che è stata coltivata tanto nel suo normale habitat. Guayule è un arbusto endemico del deserto di Chihuahua.

Le popolazioni naturali di guayule sono state sfruttate per la prima volta per la gomma quasi un secolo fa in Messico e, più recentemente, gli Stati Uniti e altri paesi hanno avviato progetti di ricerca per sviluppare il guayule come fonte commerciale di gomma naturale.

Una pianta di due anni produce normalmente circa il 10% di gomma a peso secco; alcune varietà producono fino al 25% e, con gli stimolanti chimici, la produzione di gomma può essere aumentata nelle prime fasi di crescita al 30%. La gomma di Guayule non si trova in un sistema lactifer specializzato, ma nel parenchima di gambi e radici come particelle di lattice di dimensioni simili a quelle ottenute da Hevea .

Per questo motivo non può essere tappato 'ma deve essere estratto dai tessuti, e poiché non contiene antiossidante naturale si degrada rapidamente a contatto con l'aria, in modo che la pianta debba essere lavorata entro pochi giorni dalla raccolta. Una raccolta di intere piante e radici dopo 3 anni ha dato una resa di 2270 chilogrammi / ha.

Altri prodotti importanti sono i costituenti terpenoidi presenti nelle resine staminali e fogliari. Sono stati identificati numerosi nuovi esteri sesquiterpenici e lattoni sesquiterpenici da guayule. I derivati ​​delle guayulyines (esteri sesquiterpenici) sono fungicidi efficaci e in alcuni casi inibiscono l'alimentazione larvale su guayulin.

Indipendentemente dal fatto che qualsiasi paese possa stabilire Guayule come coltura economicamente redditizia, tuttavia, dipende da molti fattori. In primo luogo, aumenti dei prezzi del petrolio e quindi maggiore competitività con le gomme sintetiche. Guayule può essere una fonte di polisoprene prodotta localmente. Sembra probabile che nei prossimi decenni ci saranno mercati per tutta la gomma naturale che può essere prodotta, sia che si tratti di Hevea, guayule o altre piante.

C'è un continuo aumento del consumo mondiale di gomma e la gomma naturale è ancora preferita in molte applicazioni. Inoltre, l' Hevea può essere coltivata solo in una zona tropicale limitata, che la rende vulnerabile a problemi politici, economici o biologici. In secondo luogo, la necessità di stabilizzare i margini del deserto, di trovare raccolti adattati agli ambienti desertici e di fornire posti di lavoro e redditi per gli abitanti del deserto dove coltivare colture convenzionali è rischioso o impossibile.

Digitare # 2. Euforbia:

Ci sono più di 2000 specie di Euforbia, ma solo due sono state "sviluppate" nell'ultimo decennio; probabilmente ci sono altre specie che dovrebbero essere esaminate attentamente. Recenti piantagioni di prova sono state prodotte in California e in Arizona di Euphorbia lathyris, una biennale di circa 1-2 m di altezza che impiega anni per arrivare alla raccolta. E. Il lathyris è una pianta climatica più temperata e non si adatta bene agli ambienti aridi come un E. tirucalli.

E. lathyris è stato proposto da Calvin (1979) come coltura di idrocarburi e zucchero, che può produrre 25 tonnellate / ha / anno di sostanze secche, contenenti circa 2 tonnellate di olio e 5 tonnellate di zucchero con un valore energetico totale di 4 milioni di kcal . Gli idrocarburi di Euphorbia contengono un'alta percentuale di composti C ₁₅ come trimeri di terpeni con un peso molecolare di circa 20.000 che possono essere prodotti per ottenere prodotti simili a quelli ottenuti da naptha, una delle principali materie prime che l'industria chimica deriva dal petrolio .

E. tirucallii è ampiamente coltivato nelle regioni aride e semi-aride dell'Africa per la scherma viva per bestiame e per le case. Dopo 18-24 mesi sono stati segnalati aumenti di crescita fino a 20 tonnellate di materia secca / ha / anno. L'insediamento di piantagioni appare relativamente facile e la ricrescita dopo il primo taglio sembra possibile.

Tipo # 3 : alghe :

È stato dimostrato che il Botryococcus braunii produce il 70% del suo estratto come un liquido idrocarburico che assomiglia molto al petrolio greggio. Ciò ha portato al lavoro sull'immobilizzazione di queste alghe in matrici solide come alginati e poliuretani e utilizzando un sistema di flusso per produrre idrocarburi. Una specie di alga verde Dunaliella scoperta nel Mar Morto produce glicerolo, carotene e anche proteine. Questa alga non ha una parete cellulare e cresce in queste altissime concentrazioni di sale così da compensare l'alto sale esternamente, produce glicerolo internamente. L'alga Phaeodactylum tricornutum ha dimostrato di avere il 25% di lipidi e il 50% di proteine, mentre il Neochloris oleoabundans contiene il 35-45% di lipidi grassi. La Spirulina di alga blu-verde contiene il 75% di proteine, ha buone rese e cresce bene a pH elevato in climi caldi come Chand (Nord Africa) e Messico dove è stato mangiato per secoli.

Digitare # 4. Pedilanthus Macrocarpus :

Pedilanthus è un piccolo genere messicano e circum-caraibico della tribù Euphorbieae (Euphorbiaceae). Le piante che comprendono questo genere sono meglio conosciute come gli spurghi della pantofola (così chiamati per la loro curiosa infiorescenza, il cyathium).

Le specie che comprendono questo genere vanno dagli alberi decidui tropicali alle succulente del deserto. Il macrocarpo di Pedilanthus si trova nelle aride foreste spinose del Messico occidentale costiero e nel deserto di Sonora della Baja California. Il pedilanto macrocarpo della Baja California è ricco di alcani ad alto peso molecolare e gomma naturale; entrambi sono composti potenzialmente utili (Proksch e altri 1981. Sternburg e Rodriguez 1982).

La presenza di cis-1, 4-poliisoprene (gomma) è stata rilevata e confermata dalla spettroscopia Hl-NMR. Lo spettro è coerente con quelli ottenuti da altre fonti di gomma come Partenio argentato (guayule) e Hevea brasiliensis sebbene la dimensione del polimero sia leggermente inferiore. La gomma purificata di P. macrocarpus può costituire fino al 28% del peso secco del lattice.

Contenuto totale di gomma e alcani nelle specie di Pedilanthus (Sternburg):

Il deserto ha stabilito che molte specie come il Parthenium argentatum e il Pedilanthus macrocarpus sono in grado di produrre gomma in quantità paragonabili a quelle prodotte da colture di idrocarburi stabilite commercialmente - Hevea .