Angliavandenilių rūšys dykumose ir pusiau dykumose

Šiame straipsnyje kalbama apie keturių rūšių angliavandenilių augalų rūšis dykumose ir pusiau dykumose. Tipai yra: (1) Parthenium Argentatum (2) Euphorbia (3) Dumbliai ir (4) Pedilanthus Macrocarpus.

Angliavandenilių augalų tyrimai :

Daugelis augalų rūšių gamina angliavandenilius, kurie gali būti naudojami kaip kuras ir chemikalai, tačiau reikėtų pažymėti gerai žinomą Martino citatą (1944 m.). Geriausiai žinomas yra natūralios gumos iš Hevea gumos medžio. Tokie angliavandeniliai yra mažesni cheminiai kiekiai nei angliavandeniai, ty vienoje anglies yra mažiau deguonies, todėl jie gali būti naudojami tiesiogiai.

Natūralią kaučią taip pat galima gaminti iš dykumos krūmo Parthenium argentatum (guayule), o dideli kiekiai buvo pagaminti anksčiau Meksikoje.

Tuo pačiu metu stengiamasi atrinkti ir steigti bandomuosius augalus, kuriuose yra mažesnės molekulinės masės angliavandenilių, nei guma. Idėja yra iš skysčių išgauti iš tokių augalų, kurių savybės bus labai panašios į naftos savybes. „Angliavandenilių“, „dervų“, „polifenolių“, biologinių žaliavų „iš augalų ir augalų dalių“ nustatymui ir pašalinimui buvo naudojami įvairūs tirpiklių ekstrahavimo metodai.

Geriausiai žinomas darbas yra Kalvino Kalifornijoje darbas, naudojant Euphorbia rūšis, siekiant sukurti apie 20 barelių naftos ekvivalentą per hektarą per pusiaukę (dykumos tipo) aplinką. Be to, Brazilijoje („Cobafeira sp.“ Ir „Croton sp.“), Kuriuose gaminami „aliejai“, galima naudoti medžius, kurie gali būti naudojami tiesiogiai arba reikalingi perdirbti prieš pradedant juos naudoti varikliuose.

Sistemiškai ieškoma augalų rūšių, turinčių didelį angliavandenilių kiekį, praeityje buvo atlikta retkarčiais. Tokios pastangos buvo skirtos latekso gamykloms, nes lateksas yra pieniškas emulsija, turinti apie 30% angliavandenilių, o kitas vanduo. Gamtinė guma yra geriausiai žinomas latekso produktas, tačiau daugelis augalų rūšių, pvz., Euphoibiaceae, savo latekse gamina angliavandenilius („aliejus“), kurių molekulinė masė yra daug mažesnė nei gumos.

Kalvinas buvo pirmtakas ir motyvavo, kad augalai gamina panašias medžiagas. Jis pasiūlė, kad Euphorbiaceae ir Euphorbia genties šeimos nariai beveik kiekviena rūšis yra latekso gamykla. Šiose rūšyse yra daug mažesnės molekulinės masės angliavandeniliai, nei Hevea (Euphorbiaceae narys, auga atogrąžų klimatuose). Kalvinas vėliau (1979 m.) Padarė išvadą, kad šio tipo tyrinėjimai duoda praktinių požiūrių į atsinaujinančius išteklius.

Naudokite angliavandenilį, kuris gaunamas iš paties augalo kaip žalios naftos, jį patobulinkite, pašalinkite juose esančius sterolius, likusius junginius įtrinkite į etileną, propileną ir tt, o po to rekonstruokite kitas chemines medžiagas iš šių produktų; šis požiūris gali būti sukurtas nedelsiant.

Sužinokite, kaip kontroliuojama molekulinė masė, ir manipuliuoti augalu norimos molekulinės masės medžiagoms, kurios bus ilgesnės ir sudėtingesnės, naudojant gamyklą kaip surinkimo ir konstravimo transporto priemonę. Arizonoje (Mc Laughlin & Hoffman 1982) ir Australijoje (Stewart ir kt., 1982 m.) Buvo atlikti išsamūs „bio crude“ (cikloheksano ir etanolio apdorojimo ekstraktų) ekstraktų tyrimai.

Arizonoje buvo apklausta šimtai devyniasdešimt penkių augalų rūšių, esančių pietvakariuose JAV ir šiaurės vakarų Meksikoje. Žaliavinė žaliava - tai angliavandenilių ir angliavandenilių tipo cheminė augalų frakcija, kuri gali būti ekstrahuojama organiniais tirpikliais ir modernizuota į skystą kurą. Augalai buvo įvertinti naudojant modelių rinkinį, kuriame pateikiamos naftos ir energijos gamybos sąnaudų sąmatos. Didžiausią energiją gaunančių ekstraktų procentinę dalį sudaro augalai, gaminantys latekso ar dervos eksudatus.

Ištrauka iš 195 pietvakarių augalų rūšių (McLaughlin & Hoffmann 1982):

Neapdorotų žaliavų derlius svyruoja nuo 12-30 barelių / ha per metus tarp išvardytų augalų. Kiauliena po tirpiklių ekstrahavimo turėtų keletą galimybių, įskaitant tiesioginį deginimą, kad būtų gaminamas garas ir elektros energija, gyvūnų pašarų ar dirvožemio pakeitimų gamyba arba tolesnis perėjimas prie kitų energijos produktų.

JAV papildomi tyrimai buvo sutelkti į „Asclepias“ (milkweed). Australijos tyrimas - tai skystojo kuro gamybos iš keturių dervų turinčių augalų analizė. Kandidatų pasėlių rūšys įvairiuose Australijos regionuose, jų sąmatos ir sąnaudos (Stewart ir kt., 1982).

Duomenys apibendrinti žemiau esančioje lentelėje:

Tipai:

Tipas # 1. Parthenium Argentatum :

Guayule (Pathenium argentatum) yra Asteraceae šeimos narys ir gimtoji pusiau sausuose regionuose, esančiuose centrinėje Meksikos dalyje ir pietinėje Teksasoje, kur ji yra išsklaidyta 338 000 km ² plynaukštėje. Kaip ir daugelyje sausų regionų augalų, reikia daug saulės spindulių ir žemos nakties temperatūros. Tačiau tai yra vienas sausas augalas, kuris buvo auginamas tiek, kiek iš jo įprastos buveinės. Guayule yra Chihuahuan dykumos endeminis krūmas.

Gamtinės guayule populiacijos pirmą kartą buvo panaudotos guma beveik prieš šimtmetį Meksikoje, o neseniai Jungtinės Amerikos Valstijos ir kitos šalys inicijavo mokslinių tyrimų projektus, kuriais siekiama sukurti guayule kaip komercinį natūralaus kaučiuko šaltinį.

Dvejų metų augalas paprastai sudaro apie 10% gumos sauso svorio; kai kurie variantai duoda net 25%, o su cheminiais stimuliatoriais gumos gamyba gali būti padidinta ankstyvais augimo etapais iki 30%. Guayule guma yra ne specializuotoje lactifer sistemoje, bet stiebų ir šaknų parenchimoje, kaip latekso dalelės, panašios į tas, kurios gaunamos iš Hevea .

Dėl šios priežasties jis negali būti užsikimšęs, bet turi būti išgautas iš audinių, nes jame nėra natūralaus antioksidanto, jis greitai susilieja su oru, todėl augalas turi būti apdorotas per kelias dienas nuo derliaus nuėmimo. Visų augalų ir šaknų derlius po 3 metų davė 2270 kg / ha derlių.

Kiti svarbūs produktai yra terpenoidinės sudedamosios dalys, esančios stiebo ir lapų dervose. Nustatyta daugybė nauji sezviterpeno esteriai ir sezviterpeno laktonai iš guayule. Guayulyines (sesquiterpene esteriai) dariniai yra veiksmingi fungicidai ir kai kuriais atvejais slopina lervas, maitinančias guayuliną.

Tačiau, ar kuri nors šalis gali nustatyti, kad ekonomiškai gyvybingas pasėlis yra „guayule“, tai priklauso nuo daugelio veiksnių. Pirma, dėl naftos kainų padidėjimo ir dėl to didesnio konkurencingumo su sintetinėmis kaučiomis. „Guayule“ gali būti vietoje pagamintas poliizopreno gumos šaltinis. Tikėtina, kad artimiausiais dešimtmečiais bus visos natūralios gumos rinkų, nei galima gaminti Hevea, guayule ar kitų augalų.

Nuolat didėja gumos suvartojimas pasaulyje, o daugeliu atvejų vis dar teikiama pirmenybė gamtinei gumai. Be to, Hevea gali būti auginama tik ribotoje atogrąžų zonoje, todėl ji yra pažeidžiama politinėms, ekonominėms ar biologinėms problemoms. Antra, būtinybė stabilizuoti dykumos ribas, rasti pasėlius, pritaikytus dykumoms, ir suteikti darbo vietas ir pajamas dykumoje gyvenantiems gyventojams, kur įprastinių kultūrų auginimas yra rizikingas ar neįmanomas.

Tipas # 2. Euphorbia:

Yra daugiau kaip 2000 Euphorbia rūšių, tačiau per pastarąjį dešimtmetį buvo sukurtos tik dvi; tikriausiai yra kitų rūšių, kurios taip pat turėtų būti atidžiai ištirtos. Neseniai žinomi bandymai buvo atlikti Kalifornijoje ir Euphorbia lathyris Arizonoje, apie 2–2 m aukščio bienalėje. E. lathyris yra vidutinio klimato klimatas ir nėra taip gerai pritaikytas prie sausos aplinkos kaip E. tirucalli.

E. lathyris pasiūlė Calvin (1979) kaip angliavandenilių ir cukraus derlius, kurio sausosios medžiagos gali būti 25 tonos / ha / metus, kuriose yra apie 2 tonos naftos ir 5 tonos cukraus, kurių bendra energinė vertė yra 4 milijonai kcal. . Euphorbia angliavandeniliuose yra daug C15 junginių, tokių kaip maždaug 20 000 molekulinės masės terpeno trimerų, kurie gali būti pagaminti taip, kad gautų panašius produktus, gautus iš naftos, kuri yra viena iš pagrindinių chemijos pramonės žaliavų iš naftos. .

E. tirucallii yra plačiai auginamas sausuose ir pusiau sausuose Afrikos regionuose gyviems tvorams, skirtiems gyventi ir aplink namus. Po 18–24 mėn. Buvo pranešta apie iki 20 tonų savo sausosios medžiagos / ha / metus augimo derlių. Augalų nustatymas atrodo gana paprasta ir atrodo, kad po pirmojo pjovimo galima atsigauti.

Tipas # 3. Dumbliai :

Nustatyta, kad Botryococcus braunii duoda 70% jo ekstrakto kaip angliavandenilio skystis, panašus į žalios naftos kiekį. Dėl to buvo imobilizuoti šie dumbliai kietosiose matricose, tokiose kaip alginatai ir poliuretanas, ir naudojant srauto perėjimo sistemą angliavandenilių gamybai. Negyvojoje jūroje aptinkama žaliųjų dumblių Dunaliella rūšis gamina glicerolį, karotiną ir baltymus. Ši dumbliai neturi ląstelių sienelės ir auga šiose labai didelėse druskos koncentracijose, taip kompensuodamos aukštą druską išorėje, gamina glicerolį viduje. Nustatyta, kad alga Phaeodactylum tricornutum turi 25% lipidų ir 50% baltymų, o Neochloris oleoabundans - 35-45% riebių lipidų. „Blue-green alga Spirulina“ turi 75% baltymų, turi gerų derlių ir gerai auga esant aukštam pH karštame klimate, pvz., Chand (N. Africa) ir Meksikoje, kur jis buvo valgomas šimtmečius.

Tipas # 4. Pedilanthus Macrocarpus :

Pedilanthus yra maža Meksikos ir Karibų jūros genties genties Euphorbieae (Euphorbiaceae) gentis. Augalai, kuriuose yra ši gentis, yra geriau žinomi kaip šlepetės spurgai (taip pavadinti jų smalsu žiedynu - catiumi).

Šios genties rūšys yra nuo atogrąžų lapuočių medžių iki dykumos. Pedilanthus macrocarpus randamas sausuose erškėtuose Vakarų pakrantės Meksikos miškuose ir Baja Kalifornijos Sonorano dykumoje. „Baja California“ Pedilanthus macrocarpus yra turtingas natūralios gumos ir didelės molekulinės masės alkanais; abu yra potencialiai naudingi junginiai (Proksch ir kt., 1981. Sternburg & Rodriguez 1982).

Cis-1, 4-poliizopreno (gumos) buvimas buvo aptiktas ir patvirtintas Hl-NMR spektroskopija. Spektras atitinka tuos, kurie gaunami iš kitų gumos šaltinių, tokių kaip Parthenium argentatum (guayule) ir Hevea brasiliensis, nors polimero dydis yra šiek tiek mažesnis. Išvalyta guma iš P. macrocarpus gali sudaryti iki 28 proc. Sausosios latekso masės.

Bendras gumos ir alkano kiekis Pedilanthus (Sternburg) rūšyse: \ t

Dykuma nustatė, kad daugelis rūšių, pvz., Parthenium argentatum ir Pedilanthus macrocarpus, gali pagaminti gumos kiekį, panašų į tą, kuris gaunamas iš komerciniu pagrindu pagamintų angliavandenilių kultūrų - Hevea .