Jatropha curcas es una especie de plantas con flores en el tártago familia, Euphorbiaceae , que es nativa de los trópicos americanos , más probable es que México y América Central . [2] Es originaria de las zonas tropicales de América desde México hasta Argentina, y se ha extendido por todo el mundo en zonas tropicales y subtropicales regiones en todo el mundo , convirtiéndose en naturalizadas o invasivas en muchas áreas. [3] El epíteto específico , "curcas" , fue utilizado por primera vez por unmédico portugués.García de Orta hace más de 400 años. [4] Los nombres comunes en inglés incluyen nuez física , nuez de Barbados , nuez venenosa , arbusto de burbujas o nuez de purga . [3] En partes de África y áreas de Asia como India, a menudo se la conoce como "planta de aceite de ricino" o "planta de aceite de ricino de cobertura", [3] pero no es lo mismo que la planta de aceite de ricino habitual , Ricinus communis. (pertenecen a la misma familia pero subfamilias diferentes).
Jatropha curcas | |
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clasificación cientifica | |
Reino: | Plantae |
Clade : | Traqueofitos |
Clade : | Angiospermas |
Clade : | Eudicots |
Clade : | Rosids |
Pedido: | Malpighiales |
Familia: | Euphorbiaceae |
Género: | Jatropha |
Especies: | J. curcas |
Nombre binomial | |
Jatropha curcas |
J. curcas es un arbusto o árbol pequeño de hoja perenne que alcanza una altura de 6 m (20 pies) o más. [2] Es resistente a un alto grado de aridez , lo que le permite crecer en los desiertos . [5] [6] Contiene ésteres de forbol , que se consideran tóxicos. [7] Sin embargo, también existen procedencias comestibles (no tóxicas) nativas de México, conocidas por la población local como piñón manso, xuta, chuta, aishte, entre otras. [8] [9] J. curcas también contiene compuestos como inhibidores de tripsina , fitato , saponinas y un tipo de lectina [10] [11] conocida como curcina. [12]
Las semillas contienen entre un 27% y un 40% de aceite [13] (promedio: 34,4% [14] ) que se puede procesar para producir un combustible biodiesel de alta calidad , utilizable en un motor diesel estándar . Las variedades comestibles (no tóxicas) se pueden utilizar para piensos y alimentos para animales . [15] [8]
Características botánicas
- Hojas : Las hojas tienen una variabilidad significativa en su morfología. En general, las hojas son de color verde a verde pálido, alternas a subopuestas y de tres a cinco lóbulos con filotaxis en espiral . [dieciséis]
- Flores : las flores masculinas y femeninas se producen en la misma inflorescencia , con un promedio de 20 flores masculinas por cada flor femenina, [17] o 10 flores masculinas por cada flor femenina. [18] La inflorescencia se puede formar en la axila de la hoja . Las plantas presentan ocasionalmente flores hermafroditas. [dieciséis]
- Frutas : las frutas se producen en invierno, o puede haber varios cultivos durante el año si la humedad del suelo es buena y las temperaturas son suficientemente altas. La mayor parte de la producción de frutas se concentra desde mediados del verano hasta finales del otoño con variaciones en los picos de producción donde algunas plantas tienen dos o tres cosechas y algunas producen continuamente durante la temporada. [dieciséis]
- Semillas : las semillas están maduras cuando la cápsula cambia de verde a amarillo. Las semillas contienen alrededor de un 20% de ácidos grasos saturados y un 80% de ácidos grasos insaturados, y rinden entre un 25% y un 40% de aceite en peso. Además, las semillas contienen otros compuestos químicos, como sacarosa , rafinosa , estaquiosa , glucosa , fructosa , galactosa y proteína . El aceite está compuesto principalmente por ácidos oleico y linoleico . Además, la planta también contiene curcasina, ácido araquídico, mirístico , palmítico y esteárico y curcina . [dieciséis]
- Genoma : el genoma completo fue secuenciado por el Instituto de Investigación de ADN Kazusa , Chiba, Japón, en octubre de 2010. [19]
Cultivo
El cultivo es sencillo. Jatropha curcas crece en regiones tropicales y subtropicales . [20] La planta puede crecer en terrenos baldíos y crece en casi cualquier terreno, incluso en la grava , arena y salinas suelos . Puede prosperar en suelos pobres y pedregosos, aunque una nueva investigación sugiere que la capacidad de la planta para adaptarse a estos suelos pobres no es tan amplia como se había dicho anteriormente. La germinación completa se logra en 9 días. La adición de estiércol durante la germinación tiene efectos negativos durante esa fase, pero es favorable si se aplica después de que se logra la germinación. Se puede propagar por esquejes, lo que produce resultados más rápidos que la multiplicación por semillas.
Las flores solo se desarrollan de manera terminal (al final de un tallo), por lo que una buena ramificación (plantas que presentan muchas ramas) produce la mayor cantidad de frutos. Las plantas son autocompatibles . [17] Otro factor de productividad es la proporción entre flores femeninas y masculinas dentro de una inflorescencia, más flores femeninas significan más frutos. [18] Jatropha curcas prospera con solo 250 mm (10 pulgadas) de lluvia al año, y solo durante los primeros dos años necesita ser regada en los últimos días de la estación seca. No es necesario arar y plantar con regularidad, ya que este arbusto tiene una esperanza de vida de aproximadamente cuarenta años. No es necesario el uso de pesticidas , debido a las propiedades pesticidas y fungicidas de la planta. Se utiliza en las zonas rurales de Bengala para la picazón dhobi (una infección fúngica común de la piel).
Si bien Jatropha curcas comienza a producir entre los 9 y 12 meses, los mejores rendimientos se obtienen solo después de 2 a 3 años. La producción de semillas es de alrededor de 3,5 toneladas por hectárea (la producción de semillas oscila entre aproximadamente 0,4 t / ha en el primer año y más de 5 t / ha después de 3 años). Si se planta en setos , la productividad informada de Jatropha es de 0,8 a 1,0 kg de semilla por metro de cerca viva. [ cita requerida ]
Propagación
Jatropha curcas se puede propagar fácilmente tanto por semillas como por esquejes. [21] Algunas personas recomiendan la propagación por semilla para el establecimiento de plantaciones longevas. [22] Cuando las plantas de jatropha se desarrollan a partir de esquejes, producen muchas ramas pero producen menos semillas y no tienen tiempo suficiente para desarrollar su raíz primaria, lo que las hace sensibles a la erosión eólica. [23] Las semillas exhiben un comportamiento de almacenamiento ortodoxo y bajo tratamiento y almacenamiento normales mantendrán la viabilidad en altos porcentajes durante ocho meses a un año. [24] [25] [26] [22] [27] La propagación a través de semillas (propagación sexual) conduce a una gran variabilidad genética en términos de crecimiento, biomasa, rendimiento de semillas y contenido de aceite. Las técnicas clonales pueden ayudar a superar estos problemas. La propagación vegetativa se ha logrado mediante esquejes de tallos , injertos , brotación y técnicas de acodo aéreo . Los esquejes deben tomarse preferiblemente de plantas jóvenes y tratarse con 200 microgramos por litro de IBA ( hormona del enraizamiento ) para asegurar el nivel más alto de enraizamiento en los esquejes del tallo. [28] Los esquejes alcanzan raíces que se adhieren fácilmente al suelo sin el uso de hormonas. [21]
Galería
propagación de Jatropha curcas por corte de tallos
propagación de Jatropha curcas por injerto
propagación de Jatropha curcas por capas de aire
Petróleo crudo de Jatropha.
Procesando
La extracción y el procesamiento de semillas generalmente necesitan instalaciones especializadas.
El contenido de aceite varía del 28% al 30% y la extracción del 80%, una hectárea de plantación dará de 400 a 600 litros de aceite si el suelo es promedio. [29]
Las semillas oleaginosas se procesan en aceite , que puede usarse directamente (" aceite vegetal puro ") para alimentar motores de combustión o puede someterse a transesterificación para producir biodiésel . [ cita requerida ] El aceite de jatropha no es apto para el consumo humano, ya que induce fuertes vómitos y diarrea . [ cita requerida ]
Biocombustible
Cuando se trituran las semillas de jatrofa, el aceite de jatrofa resultante se puede procesar para producir un biocombustible o biodiésel de alta calidad que se puede usar en un automóvil diésel estándar o se puede procesar posteriormente en combustible para aviones, mientras que el residuo ( torta prensada ) también se puede usar como materia prima de biomasa para generar energía en plantas eléctricas, utilizada como fertilizante (contiene nitrógeno, fósforo y potasio). La torta también se puede utilizar como alimento en digestores y gasificadores para producir biogás. [30]
Hay varias formas de biocombustible, a menudo fabricadas mediante sedimentación , centrifugación y filtración . Las grasas y los aceites se convierten en ésteres mientras se separa la glicerina . Al final del proceso, la glicerina se asienta y el biocombustible flota. El proceso mediante el cual se separa la glicerina del biodiesel se conoce como transesterificación . La glicerina es otro subproducto del procesamiento del aceite de Jatropha que puede agregar valor al cultivo. La transesterificación es una reacción química simple que neutraliza los ácidos grasos libres presentes en cualquier sustancia grasa en Jatropha. Tiene lugar un intercambio químico entre los grupos alcoxi de un compuesto éster por un alcohol. Por lo general, se utilizan metanol y etanol para este propósito. La reacción se produce por la presencia de un catalizador , generalmente hidróxido de sodio (NaOH) o sosa cáustica e hidróxido de potasio (KOH), que forma ésteres grasos (p. Ej., Ésteres metílicos o etílicos), comúnmente conocidos como biodiésel . Se necesita aproximadamente un 10% de alcohol metílico en peso de la sustancia grasa para iniciar el proceso de transesterificación. [dieciséis]
Las estimaciones de Jatropha rendimiento de semilla varían ampliamente, debido a la falta de datos de la investigación, la genética diversidad de la cosecha, la gama de entornos en los que se cultiva, y Jatropha ' ciclo de vida perenne s. Los rendimientos de semillas bajo cultivo pueden variar de 1.500 a 2.000 kilogramos por hectárea , lo que corresponde a rendimientos de aceite extraíble de 540 a 680 litros por hectárea (58 a 73 galones por acre). [31] En 2009, la revista Time citó el potencial de hasta 1,600 galones de combustible diesel por acre por año. [32] La planta puede producir más de cuatro veces más combustible por hectárea que la soja y más de diez veces más que el maíz (maíz), pero al mismo tiempo requiere cinco veces más agua por unidad de energía producida que maíz (ver más abajo). Se ha afirmado que una hectárea de jatrofa produce 1.892 litros de combustible. [33] Sin embargo, como aún no ha sido domesticado o mejorado por los fitomejoradores, los rendimientos son variables. [34]
La jatrofa también se puede intercalar con otros cultivos comerciales como café, azúcar, frutas y verduras. [35]
En 2007, Goldman Sachs citó a Jatropha curcas como uno de los mejores candidatos para la producción futura de biodiésel. [36] Sin embargo, a pesar de su abundancia y uso como aceite y planta de recuperación , ninguna de las especies de Jatropha ha sido domesticada adecuadamente y, como resultado, su productividad es variable y el impacto a largo plazo de su uso a gran escala en Se desconoce la calidad del suelo y el medio ambiente. [37]
En 2008, los investigadores de Daimler Chrysler Research exploraron el uso de aceite de jatrofa para uso automotriz, concluyendo que aunque el aceite de jatrofa como combustible "aún no ha alcanzado una calidad óptima, ... ya cumple con la norma de la UE para la calidad del biodiesel". Archer Daniels Midland Company , Bayer CropScience y Daimler AG tienen un proyecto conjunto para desarrollar la jatrofa como biocombustible. [38] Tres coches Mercedes propulsados por Jatropha diesel ya han dejado atrás unos 30.000 kilómetros. El proyecto cuenta con el apoyo de DaimlerChrysler y de la Asociación Alemana para la Inversión y el Desarrollo (Deutschen Investitions- und Entwicklungsgesellschaft, DEG).
Combustible para aviones
Los combustibles de aviación pueden ser reemplazados más ampliamente por biocombustibles como el aceite de jatropha que los combustibles para otras formas de transporte. Hay menos aviones que automóviles o camiones y muchas menos estaciones de reabastecimiento de reactores para convertir que estaciones de servicio. [39] Para satisfacer la demanda anual de combustible de aviación, sobre la base de la demanda de 2008 (el uso de combustible ha aumentado desde entonces), sería necesario plantar jatropha en una superficie de tierras agrícolas del doble del tamaño de Francia, sobre la base de los rendimientos medios de las plantaciones maduras en razonablemente buena tierra irrigada. [40]
El 30 de diciembre de 2008, Air New Zealand realizó el primer vuelo de prueba exitoso desde Auckland con un Boeing 747 con uno de sus cuatro motores Rolls-Royce con una mezcla 50:50 de aceite de jatropha y combustible jet A-1 . [39] [41] En el mismo comunicado de prensa, Air New Zealand anunció planes para utilizar el nuevo combustible para el 10% de sus necesidades para 2013. En el momento de esta prueba, el aceite de jatrofa era mucho más barato que el crudo, con un costo estimado 43 dólares el barril o aproximadamente un tercio del precio de cierre del 4 de junio de 2008 de 122,30 dólares por barril de petróleo crudo . [42]
El 7 de enero de 2009, Continental Airlines completó con éxito un vuelo de prueba desde Houston, Texas, utilizando una mezcla 50/50 de biocombustible derivado de algas / aceite de jatrofa y Jet A en uno de los dos motores CFM56 de un avión Boeing 737-800 Next Generation. . El vuelo de prueba de dos horas podría marcar otro paso prometedor para que la industria de las aerolíneas encuentre alternativas más baratas y ecológicas a los combustibles fósiles .
El 1 de abril de 2011, Interjet completó el primer vuelo de prueba de biocombustibles de aviación mexicana en un Airbus A320 . El combustible era una mezcla de biojet tradicional de combustible para aviones 70:30 producida a partir de aceite de Jatropha proporcionada por tres productores mexicanos, Global Energías Renovables (una subsidiaria de propiedad total de Global Clean Energy Holdings , con sede en Estados Unidos ), Bencafser SA y Energy JH SA La UOP de Honeywell procesó el aceite en Bio-SPK (queroseno parafínico sintético). [43] Global Energías Renovables opera la granja de Jatropha más grande de América. [43]
El 28 de octubre de 2011, Air China completó el primer vuelo de demostración exitoso de una aerolínea china que utilizó biocombustible a base de jatrofa. La mezcla era una mezcla 50:50 de combustible para aviones convencional mezclado con aceite de jatrofa de China National Petroleum Corp. El 747-400 impulsó uno de sus cuatro motores con la mezcla de combustible durante el vuelo de 1 hora alrededor del aeropuerto de Beijing. [44]
El 27 de agosto de 2018, SpiceJet completó el primer vuelo de prueba exitoso de una aerolínea india que utilizó biocombustible a base de jatropha. La relación de combustible de aviación convencional a aceite de jatrofa fue de 25:75. [45]
Secuestro de dióxido de carbono
De acuerdo con un estudio de 2013 publicado por la Unión Europea de Geociencias , [46] el árbol de jatrofa puede tener aplicaciones en la absorción de dióxido de carbono, cuyo secuestro es importante en la lucha contra el cambio climático . [47] Este pequeño árbol es muy resistente a la aridez por lo que se puede plantar en tierras cálidas y secas en suelos inadecuados para la producción de alimentos. Sin embargo, la planta necesita agua para crecer, por lo que las áreas costeras donde se puede disponer de agua de mar desalinizada son ideales. [ cita requerida ]
Uso en el mundo en desarrollo
Actualmente, el aceite de las semillas de Jatropha curcas se utiliza para la fabricación de combustible biodiesel en Filipinas , Pakistán y Brasil , donde crece de forma natural y en plantaciones en el sureste, norte y noreste de Brasil. En el Gran Chaco de Paraguay , donde también crece una variedad nativa ( Jatropha matacensis ), los estudios han demostrado la idoneidad del cultivo de Jatropha [48] [49] y los productores agrícolas están comenzando a considerar la siembra en la región. [50] En África, se está promoviendo el cultivo de jatropha y se cultiva con éxito en países como Mali . [51]
India
El aceite de Jatropha se está promocionando como un cultivo de biocombustible de fácil cultivo en cientos de proyectos en toda la India. [52] En la India, numerosas instituciones de investigación y grupos de autoayuda de mujeres han realizado grandes plantaciones y viveros que utilizan un sistema de microcrédito para aliviar la pobreza entre las mujeres indias semianalfabetas. La línea ferroviaria entre Mumbai y Delhi está plantada con jatropha y el tren funciona con un 15-20% de biodiésel . [34]
Myanmar
Myanmar también persigue activamente el uso de aceite de jatropha. El 15 de diciembre de 2005, el entonces jefe de estado, el general en jefe Than Shwe , dijo que “los estados y las divisiones en cuestión deben poner 50.000 acres (200 km²) debajo de las plantas de frutos secos [Jatropha] cada una en un plazo de tres años por un total de 700.000 acres (2.800 km²) ) durante el periodo". Con motivo del Día del Campesino de Birmania de 2006, Than Shwe describió en su mensaje que “Para el sector energético, que es un papel esencial en la transformación del sistema de agricultura industrial, el Gobierno está fomentando el cultivo de plantas de frutos secos en todo el país y los conocimientos técnicos que pueden también se ha identificado refinar nueces físicas para obtener biodiésel ". Le gustaría instar a los campesinos a cultivar plantas de frutos secos a escala comercial con los principales objetivos de que surja un sistema de agricultura industrial, para satisfacer las necesidades de suministro de electricidad y energía rural, para apoyar el desarrollo de las áreas rurales y la economía de sustitución de importaciones. (2005 de MRTV)
En 2006, el director de investigación de la empresa estatal de petróleo y gas Myanma dijo que Birmania esperaba reemplazar completamente las importaciones de petróleo del país de 40.000 barriles por día con biocombustible derivado de la jatropha elaborado en casa. Otros funcionarios del gobierno declararon que Birmania pronto comenzaría a exportar aceite de jatropha. A pesar de los esfuerzos del ejército, la campaña de la jatrofa aparentemente ha fracasado en gran medida en su objetivo de hacer que Birmania sea autosuficiente en combustible. (2006 de MyawaddyTV)
ZGS Bioenergy ha iniciado proyectos de plantación de Jatropha en el norte del estado de Shan , la empresa ha comenzado a plantar plantas de Jatropha a finales de junio de 2007 y comenzará a producir semillas para 2010. (20 de julio de 2007 de New Light of Myanmar)
Controversias
A partir de 2011 se ha expresado escepticismo sobre las propiedades "milagrosas" de Jatropha . Por ejemplo: "La idea de que la jatropha se puede cultivar en tierras marginales es una pista falsa ", según Harry Stourton, ex director de desarrollo comercial de Sun Biofuels, con sede en el Reino Unido, que intentó cultivar Jatropha en Mozambique y Tanzania. "Crece en tierras marginales, pero si usa tierras marginales obtendrá rendimientos marginales", dijo. [53] [54] Sun Biofuels, después de no compensar adecuadamente a los agricultores locales por la tierra adquirida para su plantación en Tanzania, pagar indemnizaciones a los trabajadores o entregar los suministros prometidos a los aldeanos locales, quebró más tarde en 2011, y la tierra de cultivo de los aldeanos se vendió a un fondo de inversión extraterritorial. [55]
Un artículo de agosto de 2010 advirtió sobre la utilidad real y los peligros potenciales de depender de Jatropha en Kenia. Las principales preocupaciones incluyeron su invasividad, que podría alterar la biodiversidad local, así como dañar las áreas de captación de agua. [56]
La Jatropha curcas es alabada por ser sostenible y que su producción no competiría con la producción de alimentos, pero la planta de Jatropha necesita agua como cualquier otro cultivo para crecer. Esto podría crear competencia por el agua entre la jatrofa y otros cultivos alimentarios comestibles. De hecho, la jatropha requiere cinco veces más agua por unidad de energía que la caña de azúcar y el maíz. [57] [58]
Alimentos para consumo humano
Xuta , chuta , aishte o piñón manso (entre otros) son algunos de los nombres que se le dan en México a la Jatropha curcas comestible no tóxica . [59] [9] Se cultiva en huertos domésticos u otras áreas pequeñas. [59] Aunque se conoce como una planta tóxica debido a la presencia de diterpenos denominados ésteres de forbol, [60] se ha demostrado la existencia de J. curcas comestible no tóxico sin contenido de ésteres de forbol. [9] [61] También se informa de manera similar que las semillas de Jatropha son comestibles una vez que se ha extraído el embrión. [62] El proceso de análisis del contenido de éster de forbol en J. curcas se realiza mediante cromatografía líquida de alta resolución (HPLC). [63]
Xuta se prepara tradicionalmente para celebraciones locales o fiestas populares. Los granos se tuestan y se comen como botana o se tuestan y muelen para preparar diferentes platos, como tamales , sopas y salsas como el pipián . [9] [61] Las semillas de la zona aledaña a Misantla, Veracruz son muy apreciadas por la población como alimento una vez hervidas y tostadas.
Las cenizas de raíz se utilizan como sustituto de la sal. Están presentes HCN y rotenona . [64]
Otros usos
- Flores
- La especie está catalogada como planta melífera . [ cita requerida ] El cianuro de hidrógeno está presente. [sesenta y cinco]
- Nueces
- Puede interpretarse como combustible para cocinar en casa en forma de briquetas que reemplaza la madera carbonizada como en Haití. [66]
- Se pueden quemar como candelabros cuando se ensartan en la hierba. [ cita requerida ] HCN está presente. [ cita requerida ] [67]
- Utilizado como anticonceptivo en Sudán del Sur. [68]
- Semillas
- Existe interés en producir alimento para animales [ cita requerida ] a partir de los biorresiduos una vez que se expresa el aceite, como en el caso de Haití, donde Jatropha curcas crece prolíficamente y el alimento para animales es muy escaso. [66]
- De manera similar, Metsiyen en la cultura haitiana se remonta como cultivo medicinal, de ahí el nombre "metsiyen" / "medsiyen". Algunos sugieren que "calma el estómago". [66]
- También se utiliza como anticonceptivo en Sudán del Sur. [68]
- El aceite se ha utilizado para iluminación, jabón , velas , adulteración del aceite de oliva y elaboración de aceite rojo de pavo . El aceite rojo de pavo , también llamado aceite de ricino sulfonado (o sulfatado), es el único aceite que se dispersa completamente en agua. Se elabora agregando ácido sulfúrico al aceite puro de Jatropha . [69] Fue el primer detergente sintético después del jabón común , ya que permite un uso sencillo para fabricar productos de aceite de baño. Se utiliza en la formulación de lubricantes , suavizantes y auxiliares de tintura . [70]
- Ladrar
- Utilizado como veneno para peces. HCN está presente. [71] Igbinosa y colegas (2009) demostraron una actividad antimicrobiana de amplio espectro potencial del extracto de corteza de J. curcas . [72]
- Látex
- Inhibe fuertemente el virus del mosaico de la sandía. [73]
- Sale de
- La savia de las hojas se puede utilizar para hacer burbujas. [74]
- Savia
- Mancha el lino. A veces se usa para marcar. [75]
- Arbusto
- Se utiliza para el control de la erosión . [76] [77]
Ver también
- Copaifera langsdorffii
- Cultivo energético
- Biodiésel de Jatropha en India
- Cultivo no alimentario
- Esquema de maní de Tanganica
Referencias
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Pero ahora que los científicos y los responsables políticos consideran una planta llamada jatropha como una fuente potencialmente ideal de biocombustible, una planta que puede crecer en suelos marginales o junto a cultivos alimentarios, que no requiere mucho fertilizante y rinde muchas veces más. biocombustible por acre sembrado como maíz y muchos otros biocombustibles potenciales. Al plantar una hilera de jatrofa por cada siete hileras de cultivos regulares, el Sr. Banani pudo duplicar sus ingresos en el campo durante el primer año y no perder nada de su rendimiento habitual de su campo.
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Otras lecturas
- Brittaine, R. y Lutaladio, N. 2010. Jatropha: un cultivo bioenergético de pequeños agricultores: el potencial para el desarrollo en favor de los pobres. Manejo Integrado de Cultivos. Vol. 8. FAO, Roma, ISBN 978-92-5-106438-2 .
enlaces externos
- Polgreen, Lydia (9 de septiembre de 2007). "Los agricultores de Mali descubren el poder potencial de una maleza" . New York Times . Consultado el 9 de septiembre de 2007 .
- Jatropha curcas en plantas de África occidental: una guía fotográfica.