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Wie man aus Jatropha gossypifolia Biokraftstoff herstellt

Moniruzzaman, Zahira Yaakob, M. Shahinuzzaman, Rahima Khatun und A. Aminul Islam. 6. Mai 2016 Überprüft: 21. Juli 2016 Veröffentlicht: 25. Januar 2017. Angesichts von Umweltproblemen und um die Abhängigkeit von fossilen Brennstoffen zu verringern, haben viele Länder politisiert, um die Nachfrage nach fossilen Brennstoffen aus erneuerbaren Quellen zu decken.

Unter Berufung auf das Potenzial von Jatropha, das größtenteils ohne wissenschaftliche und technologische Unterstützung auskommt, wird angenommen, dass es einer der am besten geeigneten Kandidaten für Biokraftstoffe ist. Viele Projekte haben riesige Zuschüsse für eine riesige Plantage von Jatropha in Millionen von Hektar gewährt.

Leider wurden keine nennenswerten Fortschritte erzielt, und Jatropha hat im Energieszenario nicht viel beigetragen. Die Nichtverfügbarkeit von ertragreichen Sorten, großflächigen Plantagen ohne die Bewertung der Pflanzmaterialien, die Wissenslücke und die Lücke in der Grundlagenforschung scheinen die Hauptgründe für das Scheitern zu sein.

So wurde die Herstellung von Jatropha als Biokraftstoff mit verschiedenen Herausforderungen konfrontiert, wie z. B. Produktion, Ölförderung, Umwandlung und auch die Verwendung als nachhaltiger Biokraftstoff. In diesem Kapitel legen wir die Herausforderungen und möglichen Abhilfemaßnahmen für den Beitrag in der Biokraftstoffindustrie offen. Grenzen in Bioenergie und Biokraftstoffen. Jatropha gehört zur Familie der Euphorbiaceae und hat 175 Arten. Es stammt aus dem tropischen Amerika und hat sich in den Tropen und Subtropen Asiens und Afrikas verbreitet [1].

Weltweit wurden mehr als 1.000.000 ha Jatropha vermehrt. Indien ist der größte Kultivierende von Jatropha [2]. In der Antike wurde Jatropha in verschiedenen Bereichen wie Sturmschutz, Bodenerosionsschutz, Brennholz, Hecken und traditionellen Arzneimitteln eingesetzt [3 - 6]. Das Samenöl von Jatropha wird auch als Lampentreibstoff, Bestandteil der Seifenherstellung, Farben und als Schmiermittel verwendet [4, 7, 8].

Die Eigenschaften von Jatropha-Samenöl stimmen mit den Eigenschaften von Diesel überein [9 - 11], daher wird es als Biodieselpflanze bezeichnet [12]. Einfache Vermehrung, schnelles Wachstum, Trockenheitstoleranz, Schädlingsresistenz, höherer Ölgehalt als bei anderen Ölpflanzen, Anpassung an eine Vielzahl von Umweltbedingungen, kurze Tragezeit sowie optimale Pflanzengröße und -architektur, die die Saatgutsammlung bequemer machen; tatsächlich unpraktisch [14] sind einige Merkmale von Jatropha [15], was es zu einer vielversprechenden Ernte für Biokraftstoffe macht [16].

Es besteht eine völlige Diskrepanz zwischen der theoretischen Erwartung und der tatsächlichen Samenproduktion von Jatropha unter Feldbedingungen [9, 20 - 22]. Die Forschung zu Jatropha öffnete der wissenschaftlichen Gemeinschaft das Schleusentor, um Geld zu sammeln und Artikel in hochwirksamen Fachzeitschriften zu veröffentlichen, da das Samenöl von Jatropha Eigenschaften von Biodiesel aufweist und diese Kultur nicht aus ariden, semiariden und subtropischen Regionen stammt. Singh und Co-Autoren [19] zeigen das Erwartungs- und Beitragsbild der Jatropha-Politik. Abbildung 1.

In diesem Kapitel stellen wir die Herausforderungen vor, denen sich Jatropha als Biokraftstoff gegenübersieht, und empfehlen Lösungen. Jatropha hat mehrere Verwendungszwecke. Abbildung 2. Jatropha-Samenöl besitzt Produktionspotentiale für Biodiesel und Düsentreibstoff. Das Holz, die Blätter und die Früchte wurden in ländlichen Gebieten als Brennholz verwendet.

Es hat auch industrielle Anwendungen. Die Herstellung von Seife und Kosmetika sowie das Färben von Kleidung und Fischernetzen sind einige der häufigsten Anwendungen. Traditionell ist Jatropha als Heilpflanze bekannt.

Die therapeutischen Verbindungen von Jatropha können in der modernen pharmazeutischen Industrie als antimikrobielle, entzündungshemmende, heilende, homöostatische, Anti-Cholinesterase-, Durchfall-, blutdrucksenkende und krebsbekämpfende Mittel eingesetzt werden. Jatropha-Samenkuchen kann Tierfutter und organische Düngemittel ergänzen, da er einen höheren Prozentsatz an Protein und anderen Nährstoffen enthält. Bodenerosionsschutz und als Hecken dienen prähistorische Anwendungen von Jatropha.

Verschiedene Merkmale wie einfache Produktion, Nachhaltigkeit und Umweltfreundlichkeit von Biomasse machen als potenzielle erneuerbare Energie auf sich aufmerksam, um den Bedarf an fossilen Brennstoffen zu decken. Unter den Pflanzen, die als Energiepflanzen für Biokraftstoffe der ersten Generation identifiziert wurden, wurde Jatropha curcas L. JCL als einer der vielversprechenden Kandidaten anerkannt [24].

Teile der Jatropha-Pflanze wie Holz, Fruchtschalen, Samenschalen und Körner [25] werden zur Energieerzeugung verwendet. Rohöl ist die wichtigste Ressource, die aus Jatropha gewonnen wird. Das Öl wird für viele Zwecke verwendet, z. B. zum Beleuchten, Schmieren, Herstellen von Seife [32] und vor allem als Biodiesel. Biodiesel von Jatropha entspricht den europäischen Biodieselstandards Tabelle 1.

Es gibt ungefähr 24. Sowohl gesättigte als auch ungesättigte Fettsäuren sind im Öl vorhanden. Die wichtigsten gesättigten Fettsäuren sind Palmitinsäure 16: Über die Nützlichkeit von Jatrophaöl und seinen Estern anstelle von Petro-Diesel wurde berichtet [34]. Der Energiewert von Jatropha-Samenöl 39MJ kg -1 ist höher als der von Anthrazitkohle und vergleichbar mit Rohöl [35].

Der erste Schritt der Ölgewinnung ist das mechanische Entfernen der Schale von den Früchten. Ungefähr 11. Ungefähr 16 MJ Energie werden von einer 1 kg Samenschale [36] angetrieben, die mit Holz vergleichbar ist. Geringere Energieaufwendungen und die Aussicht auf ein billiges Substrat machen Wasserstoff-H 2 -Gas zu einer lukrativen Quelle für zukünftige erneuerbare Energien. Lignocellulose-Biowasserstoff kann durch Fermentation von entöltem Jatropha-Festmüll DJSW und Jatropha-Samenkuchen hergestellt werden, der Lignocellulose enthält [38 - 41].

Kuma et al. Berichteten über die höchste erreichbare kumulative Wasserstoffproduktion von 296 ml H 2 durch Fermentation von entöltem Jatropha-Abfall unter optimalen Bedingungen. Lopes und Mitarbeiter produzierten 68. Unter dem Gesichtspunkt der Energieeinsparung ist dies von Bedeutung. Viskoses Öl aus Jatropha-Samen wird üblicherweise zur Herstellung von Seife verwendet [31]. Die Herstellung von weicher und haltbarer Seife aus Jatropha-Öl wird aufgrund des hohen Palmitinsäuregehalts und seiner hydrophoben Natur einfach. Das Vorhandensein von Glycerin in Jatropha-Ölseife macht die weiße Seife gut für die Haut.

Es hat auch sehr gute Schaumeigenschaften [43]. Jatropha-Seife kann aufgrund ihrer medizinischen Eigenschaften bei verschiedenen Hauterkrankungen eingesetzt werden [44]. Das Öl ist auch Bestandteil von Haarspülungen [46]. Jatropha ist reich an vielen phytochemischen Bestandteilen. Alkaloide, Cumarine, Flavonoide, Lignoide, Phenole, Saponine, Steroide, Tannine und Terpenoide kommen in verschiedenen Teilen dieser Pflanze vor [47]. Diese Komponenten zeigen antimikrobielle [48], entzündungshemmende [49 - 51], heilende, homöostatische [52], Anti-Cholinesterase [53, 54], Anti-Durchfall- [55 - 57] und anti-hypertensive Aktivitäten [58] ] und sind Antikrebsmittel [59, 60].

Es ist notwendig, die mit diesen sekundären Pflanzenstoffen verbundene Toxizität zu untersuchen. Die toxischen Wirkungen könnten den medizinischen Wert verringern. Die starke abführende Wirkung von Öl hilft, Hautkrankheiten zu heilen und rheumatische Schmerzen zu lindern. Es wird auch in Pestiziden verwendet. Die Menschen auf den Philippinen haben den aus Jatropha-Rinde gewonnenen Farbstoff zum Färben von Finishing-Netzen, -Tüchern und -Linien verwendet [61].

Eine weitere Anwendung von Samenöl ist die Behandlung von Ekzemen [62]. Die Herstellung von Seife und Kosmetika aus Jatropha-Derivaten als Alternative zu Karitee-Butter ist eine nichtenergetische Anwendung von Jatropha. Jatropha wird seit prähistorischen Tagen zur Herstellung von Hecken verwendet.

Der Vorteil ist, dass sich Tiere nicht davon ernähren. Samenkeimende Pflanzen tragen Pfahlwurzeln zusammen mit Oberflächenwurzeln; Jatropha ist eine samenkeimende Pflanze und schützt den Boden vor Erosion. Es wirkt auch als Nährstoffpumpe, da die Wurzeln die ausgelaugten Mineralien aufnehmen und in Form von Laubfall, Fruchttrümmern und anderen organischen Überresten zurückgeben können. Der höhere Proteingehalt 58.

Da der Jatropha-Samenkuchen die meisten Mineralien enthält - Stickstoff, Kalium, Kalzium, Magnesium, Schwefel, Eisen, Phosphor, Zink, Kupfer und Mangan -, gilt er als ausgezeichneter organischer Dünger [63, 64]. Es erfordert eine angemessene Bewässerung und Nährstoffe für die Fruchtbildung, obwohl es mit unzureichender Bewässerung und Nährstoffen überleben kann.

Relativ lange Tragezeit: Bei der üblichen Samenausbeute von 3. Es kommt jedoch zu einer hohen Ausflockung der Einheitssamenausbeute und des Samenölgehalts von Jatropha. Eine Reihe von Autoren berichtete, dass der niedrige Samenertrag und der niedrige Samenölgehalt eines der wichtigsten Hindernisse für die wirtschaftliche Lebensfähigkeit der Jatropha-Biodieselindustrie sind [19, 66 - 69]. In Indien wurde ein anderer Standortversuch in verschiedenen agroklimatischen Regionen durchgeführt und der durchschnittliche Samenertrag mit 0 angegeben.

Ein ähnliches Ergebnis wurde bei der Plantage von 24 Elite-Akzessionen mit guter Pflanzenarchitekturhöhe und Verzweigungsmuster in Sodaboden beobachtet [20]. In Belgien wurde der durchschnittliche Samenertrag mit 0 angegeben. Jüngste Bewertungen ergaben, dass die durchschnittliche Samenproduktivität von Jatropha weltweit 1 beträgt. In Südafrika betrug der höchste Samenertrag 0. Ein Jatropha silvi-pastorales Produktionssystem in Zentralwestbrasilien, wo Es wurden Hybridsamen verwendet, die jedoch gegen die Erwartung von 2 keinen signifikanten Samenertrag gewährleisten konnten.

In Panzhihua, China, konnte Jatropha das lokale Energieszenario nicht ändern, und die Branche wurde mit einer Reihe von Risikofaktoren konfrontiert [71]. Die Entwicklung einer ertragreicheren und ölhaltigeren Sorte ist eine der wichtigsten wirksamen Lösungen. Eine gute kommerzielle Sorte fehlt jedoch noch [72].

Zhang et al. Tatsächlich beschränkt sich das derzeitige Jatropha-Züchtungsprogramm auf die konventionelle Züchtung und Untersuchung der Keimplasma-Ressourcen wilder Jatropha-Pflanzen [67]. Die Untersuchung der modernen biotechnologischen Anwendung zur Verbesserung von Jatropha ist jedoch begrenzt [72]. Insbesondere Studien zur Klonierung, Expression und Annotation biologischer Funktionen für Jatropha-Gene, die für wirtschaftliche Merkmale verantwortlich sind, fehlen weitgehend.

Die Steigerung der Einheitssamenausbeute von Jatropha für die kommerzielle Verwendung sollte das Hauptziel der Kultivierung sein. Daher beziehen sich die Techniken der Jatropha-Kultivierung auf viele Feldpraktiken wie Vermehrung, Standortvorbereitung, Baumdichte- und Baumkronenbekämpfung, Insekten- und Krankheitsbekämpfung, Düngungs- und Bewässerungsmanagement, Erntebehandlungen [67, 68, 73].

Nur wenige Studien zu Pflanztechniken und einem schlechten Management der Pflanzbasis begrenzen die großflächige Plantage von Jatropha [68, 74]. Es gibt jedoch nur begrenzte Forschungsergebnisse, um die Auswirkungen des Feldbetriebs auf den Samenertrag von Jatropha genau und wissenschaftlich nachzuweisen.

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