Çöllerdeki ve Yarı Çöllerdeki Hidrokarbon Bitkilerinin Türleri

Bu makale, çöllerdeki ve yarı çöllerdeki dört tip hidrokarbon bitkisi türüne ışık tutmaktadır. Türleri: (1) Parthenium Argentatum (2) Euphorbia (3) Yosun ve (4) Pedilanthus Macrocarpus.

Hidrokarbon Tesisleri Araştırmaları :

Birçok bitki türü, yakıt ve kimyasal olarak kullanılabilecek hidrokarbonlar üretir, ancak Martin'den (1944) iyi bilinen bir teklife dikkat edilmelidir: Genelde farkedilenden çok daha fazla bitki kauçuk içerir, ancak bunlardan birkaçı ekstraksiyonu yapmaya yetecek kadar içerir. En iyi bilinen, Hevea kauçuk ağacından elde edilen doğal kauçuktur. Bu tür hidrokarbonlar kimyasal olarak karbonhidratlardan daha fazla indirgenir, yani karbon başına daha az oksijen içerirler ve bu nedenle daha doğrudan kullanılabilirler.

Doğal kauçuk ayrıca çöl çalı Parthenium argentatum'dan (guayule) üretilebilir ve Meksika'da geçmişte çok miktarda üretilmiştir.

Aynı zamanda, kauçuktan daha düşük molekül ağırlıklı hidrokarbonlar üreten mahsullerin deneme plantasyonlarını seçme ve oluşturma çabaları vardır. Ton fikri, petrolünkilere çok yakın özelliklere sahip olacak bitkilerden sıvıların çıkarılmasıdır. Bitkilerden ve bitki kısımlarından 'hidrokarbonlar', 'reçineler', 'polifenoller', biyo-ham maddelerin denenmesi ve çıkarılması için çeşitli çözücü ekstraksiyon yöntemleri kullanılmıştır.

En iyi bilinen eser, Kaliforniya’daki Calvin’in Euphorbia türlerini kullanarak yarı hektarlık (çöl tipi) bir ortamda yılda yaklaşık 20 varil 'hektar başına eşdeğer petrol üretmek. Ek olarak, Brezilya'da (Cobafeira sp. Ve Croton sp.) Doğrudan kullanılabilen veya motorlarda kullanılmadan önce bazı işlemlere ihtiyaç duyan 'yağlar' üreten ağaçlar tespit edilmiştir.

Geçmişte yüksek oranda hidrokarbon içerikli bitki türleri için sistematik araştırmalar yapılmıştır. Lateks üreten bitkiler için bu tür çabalar, lateks, yaklaşık% 30 hidrokarbon ve süt suyunun sütlü bir emülsiyonu olması nedeniyle olmuştur. Doğal kauçuk en iyi bilinen lateks ürünüdür, ancak birçok bitki türü, örneğin Euphoibiaceae, latekslerinde kauçuktan çok daha düşük molekül ağırlıklarına sahip hidrokarbonlar ('yağlar) üretir.

Calvin progenitördü ve bitkilerin hidrokarbon benzeri malzemeler üretmelerine sebep oldu. Euphorbiaceae familyası üyeleri ve Euphorbia cinsinin hemen hemen her türün lateks üreten bir bitki olduğunu ileri sürdü. Bu türler Hevea kauçuğuna (Euphorbiaceae üyesi, tropik iklimlerde yetişir) göre çok daha düşük molekül ağırlıklı hidrokarbonlar içerir. Calvin daha sonra (1979), bu tür bir araştırmanın, yenilenebilir kaynaklara yönelik iki pratik yaklaşıma yol açtığı sonucuna varmıştır.

Bitkiden geldiği zaman ham bir yağ olarak hidrokarbonu kullanın, rafine edin, içerdiği sterolleri çıkarın, bileşiklerin geri kalanını etilen, propilen vb. İçin parçalayın ve daha sonra bu ürünlerden diğer kimyasalları yeniden oluşturun; bu yaklaşım hemen geliştirilebilir.

Moleküler ağırlığın nasıl kontrol edildiğini ve bitkinin, toplama ve yapım aracı olarak kullanılmasıyla daha uzun ve daha karmaşık olacak bir yaklaşım olan istenen moleküler ağırlıktaki malzemeleri oluşturmak üzere manipüle etmeyi öğrenin. Arizona (Mc Laughlin ve Hoffman 1982) ve Avustralya'da (Stewart etal 1982) “bio ham” (sikloheksan ve etanol işleminden elde edilen birleşik ekstre) üretici tesisler için kapsamlı araştırmalar yapıldı.

Arizona'da, güneybatı Amerika Birleşik Devletleri ve kuzey batı Meksika’ya özgü yüz doksan beş bitki türü kurak topraklardaki biyo-ham üretim potansiyel stokları için incelenmiştir. Bio ham, organik çözücüler ile ekstrakte edilebilecek ve kimyasal kimyasal toprak stoklarında sıvı yakıtlara yükseltilebilecek bitkilerin hidrokarbon ve hidrokarbon benzeri kimyasal fraksiyonudur. Tesisler, petrol ve enerji üretim maliyetlerini tahmin eden bir dizi model kullanılarak değerlendirildi. Lateks veya reçineli eksüda üreten bitkiler, en yüksek oranda yüksek enerji özütlerine sahiptir.

195 güneybatı bitki türünde ekstrakte edilebilir yüzdesinin özeti (McLaughlin ve Hoffmann 1982):

Biyolojik ham verim, listelenen bitkiler arasında 12-30 varil / ha / yıl arasında değişmektedir. Çözücü ekstraksiyonundan sonraki torba, buhar ve elektrik üretmek için doğrudan yanma, hayvan yemi veya toprak değişikliklerinin imalatı veya diğer enerji ürünlerine daha fazla dönüşüm dahil olmak üzere çeşitli seçeneklere sahip olacaktır.

ABD'de Asclepias (milkweed) üzerine ek çalışmalar yapılmıştır. Avustralya'da yapılan çalışma, dört reçine içeren mahsulden elde edilen sıvı yakıtların üretilme potansiyelinin bir analizidir. Avustralya'daki çeşitli bölgeler için mahsul türlerini, bunların tahmin verim ve maliyetlerini güncelleyin (Stewart ve ark. 1982).

Veriler aşağıdaki tabloda özetlenmiştir:

Ekstrakte edilebilir hidrokarbonlar üzerine birçok başka çalışma son on yılda yayınlanmıştır. “Biyokütle”, “Ekonomik Botanik”, “Biyokütle Özetleri” (IEA), Uluslararası Biyo-Enerji Rehberi ve El Kitabı ”(Biyo-Enerji Konseyi) enerji özeti vb. Bu çalışmalar Brezilya, Etiyopya, Güney Afrika, Yunanistan, Avustralya, ABD, Şili, Hindistan gibi birçok farklı ülkeden yayılmıştır. Detaylı bilgi için Campos-Lopez ve Anderson (1983) 'ı görmektedir.

Türleri:

Tip # 1. Parthenium Argentatum :

Guayule (Pathenium argentatum), Asteraceae familyasının bir üyesidir ve 338 000 km2'lik bir platoya dağılmış kuzey-orta Meksika ve güney Teksas'ın yarı kurak bölgelerine özgüdür. Birçok kurak bölge bitkileri gibi, çok fazla güneş ışığına ve düşük gece sıcaklıklarına ihtiyaç duyar. Bununla birlikte, normal yaşam alanı dışında olduğu kadar ekili olan kurak bir bitkidir. Guayule, Chihuahuan Çölü'ne özgü bir çalılıktır.

Guayule'nin doğal popülasyonları ilk olarak Meksika'da neredeyse bir yüzyıl önce kauçuktan faydalandı ve yakın zamanda ABD ve diğer ülkeler, guayülü ticari bir kauçuk kaynağı olarak geliştirmek için araştırma projeleri başlattılar.

İki yaşında bir bitki normalde kuru ağırlığa göre% 10 civarında kauçuk üretir; bazı değişkenlikler% 25'e varan oranda verim sağlar ve kimyasal uyarıcılar ile kauçuk üretimi, büyümenin erken aşamalarında% 30'a yükseltilebilir. Guayule kauçuğu, özel bir laktif sistemde değil, Hevea'dan elde edilenlere benzer boyutta lateks partikülleri olarak bulunan sap ve kök parankiminde bulunur.

Bu nedenle dinlenemez 'ancak dokulardan çıkarılması gerekir ve doğal bir antioksidan içermediğinden hava ile temasında hızlı bir şekilde bozulur, bu nedenle bitkinin hasattan sonraki birkaç gün içinde işlenmesi gerekir. Tüm bitkinin ve köklerin 3 yıl sonra toplanması, 2270 kilo / ha verim verdi.

Diğer önemli ürünler gövde ve yaprak reçinelerinde mevcut olan terpenoid bileşenleridir. Çok sayıda yeni seskiterpen esterleri ve guayule'den gelen seskiterpen laktonlar belirlenmiştir. Guayulinlerin (seskiterpen esterleri) türevleri etkili fungisitlerdir ve bazı durumlarda guayulin üzerinde larva beslemesini engeller.

Ancak, herhangi bir ülkenin ekonomik olarak uygulanabilir bir ürün olarak kılavuzluk kurabilmesi veya kurulmaması birçok faktöre bağlıdır. Birincisi, petrol için fiyat artar ve bu nedenle sentetik lastiklerle daha fazla rekabet edebilirlik sağlar. Guayule yerel olarak üretilen bir poliizopren kauçuk kaynağı olabilir. Önümüzdeki yıllarda, Hevea, guayule veya diğer tesislerde üretilebilecek olan tüm doğal kauçuğun pazarları olacağı muhtemel görünüyor.

Dünya kauçuk tüketiminde sürekli bir artış var ve birçok uygulamada doğal kauçuk hala tercih ediliyor. Ayrıca, Hevea yalnızca politik, ekonomik veya biyolojik sorunlara karşı savunmasız kılan sınırlı bir tropik bölgede yetiştirilebilir. İkincisi, çöl sınırlarını dengeleme, çöl ortamlarına adapte edilmiş mahsulleri bulma ve geleneksel mahsulleri yetiştirmenin riskli veya imkansız olduğu çöl sakinleri için iş ve gelir sağlama ihtiyacı.

Tip # 2 Euphorbia:

2000'den fazla Euphorbia türü var ancak son on yılda sadece iki tanesi “geliştirildi”; Muhtemelen yakından incelenmesi gereken başka türler de vardır. Son test bitkilerinin Kaliforniya ve Arizona’da Euphorbia lathyris’de yapıldığı, yaklaşık 1-2 m yüksekliğe ulaşan bir bienal olarak ortaya çıktığı bilinmektedir. E. lathyris daha ılıman bir iklim bitkisidir ve kurak ortamlara E. tirucalli kadar iyi adapte değildir.

E. lathyris, Calvin (1979) tarafından, yaklaşık 2 ton yağ ve toplam enerji değeri 4 milyon kcal olan 5 ton şeker içeren, 25 ton / ha / yıl kuru madde verebilen bir hidrokarbon ve şeker mahsulü olarak önerilmiştir. . Euphorbia'dan elde edilen hidrokarbonlar, kimya endüstrisinin petrolden elde ettiği başlıca hammaddelerden biri olan naptha'dan elde edilenlere benzer ürünler üretmek üzere, molekül ağırlığı yaklaşık 20.000 olan terpen trimerler gibi C15 bileşimlerinin yüksek bir oranını içerir. .

E. tirucallii, Afrika'nın kurak ve yarı kurak bölgelerinde, stok ve evler için canlı çitler için yaygın olarak yetiştirilmektedir. 18-24 ay sonra, 20 tona kadar kendi kuru madde / ha / yıl büyüme verimi rapor edilmiştir. Plantasyonların kurulması nispeten kolay görünür ve ilk kesimden sonra yeniden büyüme olur.

Tip # 3. Yosun :

Botryococcus braunii'nin ekstraktının% 70'ini ham yağa çok benzeyen bir hidrokarbon sıvısı olarak verdiği gösterilmiştir. Bu, bu alglerin aljinatlar ve poliüretan gibi katı matrislerde hareketsiz hale getirilmesi ve hidrokarbonlar üretmek için bir akış sistemi kullanılması çalışmasına yol açmıştır. Ölü Deniz'de keşfedilen yeşil alg Dunaliella türü bir tür gliserol, karoten ve ayrıca protein üretir. Bu alg bir hücre duvarına sahip değildir ve bu çok yüksek tuz konsantrasyonlarında büyür, böylece harici olarak yüksek tuzu telafi etmek için dahili olarak gliserol üretir. Yosun Phaeodactylum tricornutum'un % 25 lipid ve% 50 proteine ​​sahip olduğu, Neochloris oleoabundans ise% 35-45 yağlı lipid içerdiği gösterilmiştir. Mavi-yeşil alg Spirulina, % 75 protein içerir, yüzyıllarca yemiş olduğu Chand (N. Africa) ve Meksika gibi sıcak iklimlerde yüksek pH'da iyi verim gösterir ve iyi büyür.

Tip # 4. Pedilanthus Macrocarpus :

Pedilanthus, Euphorbieae (Euphorbiaceae) kabilesinin küçük bir Meksika ve Karayipler cinsi cinsidir. Bu cinsi oluşturan bitkiler terlik çıkıntıları olarak daha iyi bilinir (meraklı çiçeklenme için adlandırılan sodyum).

Bu cinsi oluşturan türler, tropik yaprak döken ağaçlardan çöl etli ağaçlarına kadar çeşitlilik gösterir. Pedilanthus macrocarpus, batı kıyı Meksika'nın kurak diken ormanlarında ve Baja California'nın Sonoran Çölü'nde bulunur. Baja California'dan Pedilanthus macrocarpus, doğal kauçuk ve yüksek moleküler ağırlıklı alkanlar bakımından zengindir; her ikisi de potansiyel olarak faydalı bileşiklerdir (Proksch ve diğerleri 1981. Sternburg ve Rodriguez 1982).

Cis-1, 4-poliizopren (kauçuk) mevcudiyeti H1-NMR spektroskopisi ile tespit edildi ve doğrulandı. Spektrum, polimer boyutu biraz daha küçük olmasına rağmen, Parthenium argentatum (guayule) ve Hevea brasiliensis gibi diğer kauçuk kaynaklarından elde edilenlerle tutarlıdır. P. macrocarpus'tan saflaştırılmış kauçuk, lateksin kuru ağırlığının yüzde 28'ini oluşturabilir.

Pedilanthus (Sternburg) türlerinde toplam kauçuk ve alkan içeriği:

Çöl, Parthenium argentatum ve Pedilanthus macrocarpus gibi birçok türün ticari olarak kurulan hidrokarbon mahsulleri - Hevea tarafından üretilenlerle karşılaştırılabilir miktarlarda kauçuk üretebildiğini belirlemiştir.