Arter av kolväteväxter i öknar och halvöken

Denna artikel lyfter fram de fyra typerna av kolväteväxter i öknar och halvöken. Typerna är: (1) Parthenium Argentatum (2) Euphorbia (3) Alger och (4) Pedilanthus Makrokarpus.

Undersökningar av kolväteväxter :

Många växter producerar kolväten som kan användas som bränslen och kemikalier, men en välkänd citat från Martin (1944) bör noteras: Många fler växter innehåller gummi än vad som vanligtvis är realiserat, men få innehåller tillräckligt för att göra extraktion värt. Det mest kända är naturgummi från Hevea gummiträdet. Sådana kolväten är kemiskt mer reducerade än kolhydrater, dvs de innehåller mindre syre per kol och kan sålunda användas mer direkt.

Naturgummi kan också produceras från öknen busk Parthenium argentatum (guayule) och stora mängder har sålts producerats tidigare i Mexiko.

Samtidigt finns det ansträngningar att välja och etablera provplantningar av grödor som producerar kolväten med lägre molekylvikt än gummi. Tio tankar är att extrahera vätskor från sådana växter som kommer att ha egenskaper som är mycket nära petroleum. Olika lösningsmedelsxtraktionsmetoder har använts för att analysera och avlägsna "kolväten", "hartser", "polyfenoler", biologiska rå "från växter och växtdelar.

Det mest kända arbetet är det för Calvin i Kalifornien med hjälp av Euphorbia-arter med målet att producera ekvivalenterna av cirka 20 fat olja per hektar per år i en semiarid (öken-typ) miljö. Dessutom har träd identifierats i Brasilien (Cobafeira sp. Och Croton sp.) Som producerar "oljor" som antingen kan användas direkt eller kräva viss bearbetning innan de används i motorer.

Systematiska sökningar efter arter av växter med höga kolväteinnehåll har gjorts sporadiskt tidigare. Sådana ansträngningar har gjorts för latexproducerande växter, eftersom latex är en mjölkemulsion av ca 30% kolväten och resten vatten. Naturgummi är den mest kända latexprodukten men många arter av växter, t.ex. Euphoibiaceae, producerar kolväten ("oljor") i latexen med mycket lägre molekylvikter än gummi.

Calvin var föregångare och motiverade att växter producerar kolväteliknande material. Han föreslog att medlemmar av familjen Euphorbiaceae och släktet Euphorbia nästan alla arter är en latexproducerande växt. Dessa arter innehåller kolväten med mycket lägre molekylvikt än Heveas gummi (medlem av Euphorbiaceae, växer i tropiska klimat). Calvin senare (1979) drog slutsatsen att denna typ av prospektering ger upphov till två praktiska metoder för förnybara resurser.

Använd kolväten som det kommer från själva växten som en råolja, förfina den, ta bort de steroler som den innehåller, spräng resten av föreningarna till eten, propen etc. och rekonstruera sedan andra kemikalier från dessa produkter. Denna metod kan utvecklas omedelbart.

Lär dig hur molekylvikten styrs och för att manipulera växten för att konstruera material med önskad molekylvikt, ett tillvägagångssätt som kommer att vara längre och mer komplex med användning av växten som uppsamlings- och konstruktionskärlet. I Arizona (Mc Laughlin & Hoffman 1982) och Australien (Stewart etal 1982) har omfattande studieundersökningar gjorts för "biobröd" (det kombinerade extraktet från cyklohexan och etanolbehandlings) producentanläggningar.

I Arizona undersöktes hundra nittiofem arter av växter som är infödda i sydvästra USA och nordvästra Mexiko för potentiella foderråvaror för bio-råproduktion i torra länder. Bio-rå är kolväten och kolväte-liknande kemisk fraktion av växter som kan extraheras med organiska lösningsmedel och uppgraderas till flytande bränslen mark kemiska matningslager. Växter utvärderades med hjälp av en uppsättning modeller som ger uppskattningar av kostnader för olja och energi. Växter som producerar antingen latex eller harts exsudater har den högsta andelen högenergi extrakt.

Sammanfattning av procentuellt extraherbar i 195 arter av sydvästra växter (McLaughlin & Hoffmann 1982):

Biologiska råvaror varierar från 12-30 fat / ha / år bland de listade växterna. Bagasse efter lösningsmedelsutvinning skulle ha flera alternativ inklusive direktförbränning för att producera ånga och el, tillverkning av djurfoder eller markförändringar eller vidare omvandling till andra energiprodukter.

I USA har ytterligare studier koncentrerats på Asclepias (mjölkblod). Den australiensiska studien är en analys av potentialen för produktion av flytande bränslen från fyra hartsinnehållande grödor. Kandidatväxter för olika regioner i Australien, deras uppskattningar ger och kostar (Stewart et al. 1982).

Uppgifterna sammanfattas i tabellen nedan:

typer:

Typ # 1. Parthenium Argentatum :

Guayule (Pathenium argentatum) är en medlem av familjen Asteraceae och infödd i de halvtörda regionerna i norra centrala Mexiko och södra Texas där det sprids över ett 338 000 km ² platå. Liksom många torra växter behöver den mycket solstrålning och låga natttemperaturer. Det är dock en torr växt som har odlats lika mycket i som ur sitt normala livsmiljö. Guayule är en buske endemisk mot Chihuahuan Desert.

Naturliga populationer av guayule utnyttjades först för gummi för nästan ett sekel sedan i Mexiko, och nyligen har USA och andra länder initierat forskningsprojekt för att utveckla guayule som en kommersiell källa till naturgummi.

En tvåårig växt producerar normalt ca 10% gummi i torrvikt; vissa varianter ger upp till 25% och med kemiska stimulanser kan gummiproduktionen ökas vid tidiga stadier av tillväxt till 30%. Guayule gummi finns inte i ett specialiserat laktifersystem, men i parenkymen av stjälkar och rötter som latexpartiklar som är lika stora som de som erhållits från Hevea .

Av denna anledning kan det inte tappas "men måste extraheras från vävnaderna och eftersom det inte innehåller någon naturlig antioxidant bryts den snabbt i kontakt med luft, så att växten måste bearbetas inom några dagar efter skörden. En skörd av hela växt och rötter efter 3 år gav ett utbyte på 2270 kg / ha.

Andra viktiga produkter är terpenoidkomponenterna som finns i stammen och bladhartserna. Många nya sesquiterpenestrar och sesquiterpenlactoner från guayule har identifierats. Derivaten av guayulyinerna (sesquiterpenestrarna) är effektiva fungicider och i vissa fall inhiberar larvalmatning på guayulin.

Huruvida något land kan etablera guayule som en ekonomiskt livskraftig grödor beror dock på många faktorer. För det första prisökningar för petroleum och därmed ökad konkurrenskraft med syntetiska gummin. Guayule kan vara en lokalt producerad källa av polyisoprengummin. Det verkar troligt att det under de kommande decennierna kommer att finnas marknader för allt naturgummi än vad som kan produceras, vare sig Hevea, guayule eller andra växter.

Det finns en fortsatt ökning av världens förbrukning av gummi, och naturligt gummi är fortfarande föredraget i många tillämpningar. Dessutom kan Hevea odlas endast i en begränsad tropisk zon, vilket gör den utsatt för politiska, ekonomiska eller biologiska problem. För det andra behovet av att stabilisera ökenmarginaler, att hitta grödor anpassade till ökenmiljöer och att skapa arbetstillfällen och inkomster för ökenboende där jordbruksgrödor är riskabla eller omöjliga.

Typ # 2. Euphorbia:

Det finns mer än 2000 arter av Euphorbia men endast två har "utvecklats" under det senaste decenniet. Det finns förmodligen andra arter som också bör undersökas noggrant. De senaste testplantningarna är kända för att ha gjorts i Kalifornien och Arizona av Euphorbia-lathyris, en biennial om 1-2 m hög och tar år att komma till skörd. E. lathyris är en mer tempererad klimatanläggning och är inte lika väl anpassad till torra miljöer som en E. tirucalli.

E. lathyris har föreslagits av Calvin (1979) som kolväte och sockergrödor, vilket kan ge 25 ton / ha / år torrsubstanser innehållande cirka 2 ton olja och 5 ton socker med ett totalt energivärde på 4 miljoner kcal . Kolvätena från Euphorbia innehåller en hög andel C ₁₅ -föreningar, såsom terpen-trimerer med en molekylvikt av omkring 20 000, som kan göras för att ge produkter som liknar de som erhållits från naptha, ett av de huvudsakliga råmaterial som kemisk industri härrör från petroleum .

E. tirucallii är allmänt odlad i de torra och halvtörda regionerna i Afrika för levande fäktning för lager och kringhus. Efter 18-24 månader har tillväxtutbyten upp till 20 ton egen torrsubstans / ha / år rapporterats. Upprättande av plantager verkar relativt lätt och återväxt efter det att den första klippningen verkar vara möjlig.

Typ # 3. Alger :

Botryococcus braunii har visat sig ge 70% av dess extrakt som en kolvätevätska som i hög grad liknar råolja. Detta har lett till arbetet med att immobilisera dessa alger i fasta matriser såsom alginater och polyuretan och med användning av ett genomströmningssystem för framställning av kolväten. En art av den gröna algen Dunaliella som upptäckts i Döda havet producerar glycerol, -karoten och även protein. Denna alga har ingen cellvägg och växer i dessa mycket höga saltkoncentrationer för att kompensera för det höga saltet externt, det ger glycerol internt. Alga Phaeodactylum tricornutum har visat sig ha 25% lipid och 50% protein, medan Neochloris oleoabundans innehåller 35-45% oljiga lipider. Den blågröna algen Spirulina innehåller 75% protein, har bra utbyten och växer bra vid högt pH i heta klimat som Chand (N. Africa) och Mexiko, där det har blivit ätit i århundraden.

Typ # 4. Pedilanthus Macrocarpus :

Pedilanthus är en liten mexikan och omkubarisk släkt av stammen Euphorbieae (Euphorbiaceae). Växter som omfattar detta släkte är bättre kända som slipper spurges (så hette för deras nyfikna blomställning - cyathium).

Arter som omfattar detta släktområde sträcker sig från tropiska lövträd till öken succelenter. Pedilanthus macrocarpus finns i de torra skogarna i västra kusten Mexiko och Sonoran Desert of Baja California. Pedilanthus macrocarpus från Baja California är rik på naturgummi och högmolekylära alkaner; vilka båda är potentiellt användbara föreningar (Proksch et al., 1981, Sternburg & Rodriguez 1982).

Närvaron av cis-1, 4-polyisopren (gummi) detekterades och bekräftades genom Hl-NMR-spektroskopi. Spektrumet överensstämmer med de som erhållits från andra gummikällor såsom Parthenium argentatum (guayule) och Hevea brasiliensis även om polymerstorleken är något mindre. Renat gummi från P. macrocarpus kan utgöra upp till 28 procent av latexens torrvikt.

Totalt gummi- och alkanhalt i arter av Pedilanthus (Sternburg):

Öken har visat att många arter som Parthenium argentatum och Pedilanthus makrokarpus kan producera gummi i kvantiteter som är jämförbara med det som produceras av kommersiellt etablerade kolvätegrödor - Hevea .