بررسی و مقایسه توان تولید بیواتانول از بیوماس و ذخایر کربوهیدرات‌های ساختاری و غیرساختاری گونه‌های Suaeda vermiculata، Halocnemum strobilaceum و Seidlitzia rosmarinus

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مربی پژوهشی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان سمنان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، سمنان، ایران

2 استادیار پژوهشی، بخش تحقیقات مرتع، موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

3 استادیار پژوهشی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان سمنان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، سمنان، ایران

چکیده

جهت مقایسه بیوماس و تعیین قابلیت تولید بیواتانول گونه‌های Suaeda vermiculata ، Halocnemum strobilaceum  و  Seidlitzia rosmarinus نمونه‌برداری از مواد گیاهی(ساقه‌ها و برگ‌ها) طی سه مرحله رشد گیاه شامل رشد رویشی، گلدهی و بذردهی انجام و پس از آماده سازی، مورد تجزیه لیگنوسلولزی جهت تعیین مقدار سلولز، همی‌سلولز و لیگنین قرار گرفت. میزان تولید بیوماس آنها نیز در پایان رشد سالانه محاسبه شد. نتایج بدست آمده در قالب مدل بلوک‌های کامل تصادفی با سه تکرار آنالیز شد. نتایج نشان داد که میزان لیگنین در گونه Ha.strobilaceum در مرحله بذردهی بیشتر از میزان سلولز و همی سلولز بوده لذا قابلیت تولید اتانول ندارد. اما در مراحل رشد رویشی و گلدهی میزان همی‌سلولز افزایش یافت، لذا می‌توان اتانول کمی را استحصال نمود. در گونهSe.rosmarinus به علت افزایش درصد سلولز و همی‌سلولز نسبت به لیگنین، توان بالایی برای تولید بیواتانول دارد که این پتانسیل در مرحله پایانی رشد گیاه به حداکثر می‌رسد. اما میزان تولید بیوماس آن کمتر از دو گونه دیگر است. در گونه Su.vermiculataنیز درصد سلولز و همی سلولز نسبت به درصد لیگنین بیشتر است، لذا بیشترین قابلیت را برای تولید بیواتانول دارد. مناسب‌ترین زمان برداشت برای استحصال بیواتانول نیز قبل از مرحله گلدهی است. تولید زیتوده آن بیشتر از دو گونه قبلی (1174 kg/h) و با رعایت برخی اصول اولیه زراعت، قابل استقرار در سطح وسیع و تولید انبوه است. بنابراین Su.vermiculata گونه مناسب برای استحصال بیواتانول در اراضی شور و کم‌بازده و اقالیم خشک و بیابانی بوده و با توجه به حضور آن در حاشیه مزارع و مراتع مناطق خشک و شور مانند جنوب گرمسار و جنوب ورامین، معرفی آن به بهره‌برداران و کارشناسان حوزه کشاورزی و منابع طبیعی توصیه می‌شود.  

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation and comparison of bioethanol production potential From biomass and Structural and non-structural carbohydrate reserves of species Suaeda vermiculata, Halocnemum strobilaceum and Seidlitzia rosmarinus

نویسندگان [English]

  • Daryoush Ghorbanian 1
  • Ehsan Zandi Esfahan 2
  • Farzaneh Bahadori 3
1 Research Instructor, Forests and Rangelands Research Department, Semnan Agricultural and Natural Resources Research and Education Centert AREEO, Semnan, Iran
2 Assistant professor, range research Division Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural and Natural Resources Research and Education Centert AREEO, Tehran, Iran
3 Assistant professor, Forests and Rangelands Research Department, Semnan Agricultural and Natural Resources Research and Education Centert AREEO, Semnan, Iran
چکیده [English]

     The present study was aimed to determine the potential of bioethanol production in three halophytes: Suaeda vermiculata, Halocnemum strobilaceum and Seidlitzia rosmarinus. The plant sampling was performed in three vegetative, flowering and seeding stages to measure the content of  cellulose, hemicellulose and lignin. Their biomass production was calculated at the end of annual growth. The results were analyzed in a randomized complete block design with three replications. The results showed that the content of lignin in the Ha.strobilaceum was more than cellulose and hemicellulose at seedling stage; therefore, it does not have the potential to produce ethanol. However, in the vegetative and flowering stages, the amount of hemicellulose increased, indicating a little potential for ethanol production.In Se.rosmarinus, due to an increase in cellulose and hemicellulose percentage compared to lignin, it has high potential for bioethanol production; however, its biomass production is less than the other two. In Su.vermiculata, the percentage of cellulose and hemicellulose is higher than lignin percentage, so it has the greatest potential for bioethanol production. The best harvesting time for bio-ethanol extraction is before flowering stage. Its biomass production is higher than the two other species (1174 kg / h); thus, following some basic principles of agriculture, it could be established on a large scale for massive production. Therefore, Su.vermiculata is a suitable species for bioethanol extraction in saline and low-yielding lands. Due to its presence on the margins of farms and rangelands of arid and saline areas such as southern Garmsar and south of Varamin, it is recommended to be introduced to farmers and experts in the field of agriculture and natural resources.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bioethane
  • Halophyte
  • arid and semi arid regions
  • Semnan province

Abyaz, A., Hamzeh, Y.; Abdolkahni, A. and Hedjazi, S., 2013. Effects of Pre-Extraction of Hemicelluloses on the Pulping and Papermaking Properties of Bagasse, Journal of natural resources, 66(2): 225-232. 

- Arzani, H., Sadeghi manesh, M. R., Azarnivand, H., Asadian, Gh. And Shahriari,E., 2008. Study of phonological stages effect on nutritive values of twelve species in Hamadan rangelands. Iranian Journal of Range and Desert Research, 15 (1). 42-50.

- Anderson, W. F., Dien, B. S., Brandon, S. K. and Peterson, J. D. 2008. Assessment of Bermuda grass and bunch grasses as feedstock for conversion to ethanol. Journal of Applied biochemistry and biotechnology;145: 13e21.

- Assadi, M., Maassoumi, A. A., Khatamsaz, M. and Mozaffarian, V., 2003. Flora of Iran. Research Institute of Forests and Rangelands, Tehran.

- Flowers, T. J. and Colmer, T. D., 2008. Salinity tolerance in halophytes. Journal of New Phytologist,179:945e63

- Freidooni, M. Amir, B. Gharadaghi, H.and Keshavarz, A., 2012. Quality changes investigating of Prangos ferulaceae in different phenological stages in two site of Fars province. Journal of plant ecophysilogy, 4(11) :87-96.

-Gomez, L. D., Steele-King, C. G. and McQueen-Mason, S. J., 2008. Sustainable liquid biofuels from biomass: the writing’s on the walls. Journal of New Phytologist, 178:473e85.

-Ghorbanian, D., Khosroshahi, M. and Zandi Esfahan, E., 2014. Quality and fluctuations of groundwater level at the humid margin of Damghan Haj Aligholi desert, European Journal of Experimental Biology, 4(3):653-658.

- Ghorbanian, D. and Jafari, M., 2007. Study of soil and plant characteristics interaction in Salsola rigida in desert lands. Iranian Journal of Range and Desert Research, 14 (1). 1-7.

-Hallac, B. B., Sannigrahi, P., Pu, Y., Ray, M., Murphy, R. J. and Ragavskas, A. R., 2009. Biomass characterization of Buddleja davidii: a potential feedstock for biofuel production. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 57: 1275e81.

-Hansen, A. C., Zhang, Q. and Lyne, P. W. L., 2005. Ethanol‐diesel fuel blends. Bioresource technology, 12:127‐134.

- Jafari, A., Connolly, V., Frolich, A. and Walsh, E. I., 2003. A note on estimation of quality parameters in perennial ryegrass by near infrared reflectance spectroscopy,

Irish Journal of agricultural and food research, 42:293-299.

-Malka, J. and Freire, F., 2006. Renewability and life cycle energy efficiency of bioethanol and bio‐ethyl tertary butyl ether: assessing the implications of allocation. Journal of Energy;31:33623380.

-Mirdavoodi, H. R., 2014. Investigation on the feasibility of cultivation, establishment and forage quality of four halophytes in Arak Meyghan playa, Iran. Iranian Journal of Range and Desert Reseach, 21 (2):283-294.

-Karp, A. and Shield, I., 2008. Bioenergy from plants and the sustainable yield challenge. Journal of New Phytologist, 179:15e32.

- Torkan, J. and Arzani, H., 2005. Study of Variation of Forage Quality Of Range Species At Different Phenological Stages And In Different Climatic Zone . Iranian Journal of Natural Resources., 58 (2):459-469.

- Hoseini, Z. A., Ansari, R. and Ajmal Khan, M., 2011. Halophytes: Potential source of ligno-cellulosic biomass for ethanol production. Journal of Biomass and Bioenergy, 35: 1818-1822.

- Zandi Esfahan, E., 2013. Estimation of ethanol production of halophytic species in saline lands of the country. Journal of Agricultural and Natural Resources Engineering, 11(2): 203-215.