Megújuló zöldenergia hatékonyabban

Hírek, 2016-02-17 05:53:48

Az energiagazdálkodás központi tényező, akár ha a fejlődés fenntarthatósága, akár ha a klímaváltozás hatásainak mérséklése a cél.

A növekvő élelmiszer- és energiaigények kielégítése globális kihívást jelent, amiben a növények igen fontos szerepet játszanak. Hiszen képesek a Nap kimeríthetetlen energiáját olyan szerves molekulák formájában tárolni, amelyek energiaraktárként hozzájárulnak a növényi szervek alkotta biomassza kialakulásához. Ezért sokféleképpen hasznosíthatóak megújuló energiaforrásként a szántóföldeken és az erdőkben élő növények - például élelmiszerként vagy tüzelőanyagként, illetve nyersanyagként a bioüzemanyag és a biogáz gyártásához. Tekintettel a növényi termékek iránti kereslet növekedésére, szükséges a biológiai teljesítőképesség fokozása, ami a gyakorlatban többféle módon is megvalósítható. Egyrészt hagyományos és géntechnológiai növénynemesítéssel javítható a növények génállománya, másrészt a termesztési módszerek fejlesztése révén jelentősen fokozható a termésbiztonság, még a klímaváltozás okozta kedvezőtlen körülmények között is. A megújuló energiaellátás biztosítása szempontjából súlypontos feladatot jelent az energetikai faültetvények genetikai potenciájának növelése, amivel kapcsolatban az MTA Szegedi Biológiai Kutatóközpont munkatársai új eredményeket közöltek egy rangos amerikai tudományos folyóiratban.

Image Text

Az energiafűz eredeti diploid kromoszómakészletének (2n=2x=38) megduplázásával előállított Poli Plusz növények (2n=4x=76) nagyobb levelekkel és vastagabb szárral rendelkeznek.
(MTA Szegedi Biológiai Kutatóközpont, Növénybiológiai Intézet, Szeged)

Növekvő energiaigények: élelmiszer- vagy energiatermelés a földeken?

Az energiaügynökségek számításai szerint a világ energiafogyasztása 2030-ig várhatóan évente 2%-kal növekszik. A 2013. évi adatok szerint Magyarországon az összesen energiafelhasználás 9,8%-át biztosították megújuló energiahordozókból, és a kormányzat klímapolitikai szándéka szerint a 2020-ig elérendő célérték 13%. Hazánkban a hasznosításra kerülő megújuló energiaforrások közül a legnagyobb jelentősége a biomasszának van (65-80%-os aránnyal). Ezért mindenképpen érdemes kiemelt figyelmet fordítani a biomassza hasznosításával kapcsolatos biológiai és műszaki-technológiai fejlesztésekre. Bioüzemanyag egyaránt készülhet a gabonafélék szemtermésében felhalmozódó keményítőből, vagy a növényi sejtek falát alkotó cellulózból. Az előállítási folyamat során először le kell bontani ezeket a makromolekulákat, majd az így képződött cukrok fermentációval alkohollá alakíthatóak. Ami a gabonaféléket illeti, napjainkban az első generációs bioetanol gyártásához az USA-ban elsősorban kukoricakeményítőt használnak. Néhány amerikai államban, például Iowában a kukoricatermés 40%-át is ebben a formában hasznosítják. Az EU-ban ugyanakkor elsősorban a búzakeményítő szolgál a bioetanol alapanyagaként, és a megtermelt búza 2%-ából készül etanol. Magyarországon viszont a 450 millió liter bioetanol előállításához alapanyagként kukoricát használnak.

Jelenleg is folyik a vita arról, hogy milyen következményekkel járhat, ha az élelmiszernövényeket - élelmiszercélú felhasználás helyett - egyre növekvő mértékben energiatermelésre használjuk. Jogos elvárás ugyanis, hogy az élelmiszertermelés élvezzen elsőbbséget, hiszen a világon 1 milliárd ember éhezik, vagy alultáplált. Éppen ezért intenzív fejlesztések folynak az ún. második generációs, azaz a cellulózalapú bioenergia előállítására szolgáló technológiák gazdaságossá tétele érdekében.

Energetikai faültetvények rövid vágásfordulóban

Amikor mérlegeljük a növények - mint energiaforrások, és mint a környezet fenntarthatóságát biztosító élőszervezetek - energetikai szerepét, akkor nem lehet eléggé hangsúlyozni az erdők kiemelt jelentőségét. A Vágvölgyi Andrea (2013) tanulmányában elemzett adatok szerint például a tüzelésre, illetve elgázosításra alkalmas biomassza-kapacitás 39,2%-át az erdőkből származó tűzifa, 28,4%-át pedig az energetikai ültetvények adják. A szántóterületeken a fafajokból létesített ilyen ültetvények viszonylag nagy mennyiségű faanyag megtermelését teszik lehetővé olyan kedvezőtlen adottságú földeken, amelyek a gazdasági növények termesztésére kevésbé alkalmasak. Ezeken a területeken a nyár, az akác vagy a fűz speciális, a hagyományos erdőgazdálkodástól eltérő termesztési rendszerben, ún. rövid vágásfordulójú ültetvényként is nevelhetőek. Ebben a művelési formában hektáronként 15-25 ezer növényt telepítenek, és 2-3 évenként betakarítják a fás hajtásokat. A visszavágás során a tövek bokrosodnak, és a kialakuló sűrű növényállományok gyors és nagytömegű biomassza felhalmozására képesek, miközben jelentős széndioxid-megkötés történik. Az energiafűz-fajták például hektáronként 34-42 tonna frisstömegű biomasszát biztosíthatnak (Gyurica Csaba és munkatársai 2011). Az Európai Unió tervei szerint a rövid vágásfordulójú ültetvények jelenlegi 1%-os részesedését 2020-ig 17%-ra kell növelni. Ezzel összhangban van a magyar Nemzeti Energiastratégia is. Ezek a törekvések azonban csak akkor lehetnek eredményesek, ha egyrészt a támogatási források és az árrendszer nyereségessé teszik ezt a tevékenységet, másrészt a kapcsolódó kutatások hozzájárulnak mind a termesztési, mind a feldolgozási technológiák gazdaságossá tételéhez.

Hatékonyabb napfény- és széndioxid-hasznosítás - növénynemesítéssel

A rövid vágásfordulójú energiafa-ültetvényekben használt fafajták kinemesítését elsősorban hagyományos módszerekkel, például szelekcióval és keresztezéssel végzik. További hagyományos lehetőséget jelent a teljes génállomány, a genom megsokszorozása, amit poliploidizációnak nevezünk. A poliploid nemesítés nagy múltra tekint vissza, és ezzel a módszerrel több növény esetében is versenyképes fajták születtek már. A poliploid állapot kialakítása a sejtosztódás folyamatának megzavarásával történik, aminek következtében keletkezhetnek olyan növények, amelyekben az eredeti, ún. diploid kromoszómakészlet kétszerese található. Az energiafűz kromoszómáit a kép mutatja. Egy hazai K+F konzorciumnak a tavalyi évben lezárult Gazdaságfejlesztési Operatív Program (GOP) keretében sikerült az energiafűzből poliploid változatokat előállítani. Ezeknek a Poli Plusz (PP) fűznövényeknek több tulajdonsága is előnyös lehet mind a biomassza tömegének növelése, mind a kedvezőtlen klímahatások ellensúlyozása szempontjából. A biomassza-tömeg növekedésének egyik forrása az, hogy mint az ábrán látható a PP-növények levelei a diploid növények leveleihez képest szélesebbek, és nagyobb felületűek. A poliploidizáció következtében emellett jelentős élettani változások is kimutathatóak. A PP-növények leveleiben ugyanis megnőtt a fényhasznosítás hatékonysága, és ezek a növények egységnyi levélfelületen kétszer több széndioxidot képesek megkötni. A levelek jobb fényhasznosítása miatt a nagyobb mennyiségben felhalmozódó szerves anyag pedig hozzájárul ahhoz, hogy ezek a növények vastagabb szárat növesszenek, ahogy az a képen is látható. Fontos, hogy a PP-növényekből álló fűzültetvények alkalmasabbak a nehézfémekkel szennyezett talajok méregtelenítésére is. Ugyanis ezeknek a növényeknek nagyobb a gyökérzete, ami a méregtelenítési hatékonyságot javíthatja. A PP-tenyészanyagok megfelelő hasznosításának azonban az a feltétele, hogy az egyes változatok felszaporítás és értékelés után bekerüljenek a fajtaminősítési rendszerbe.

Több biomassza - géntechnológiával

Ha két növényt keresztezünk, a folyamat során a teljes génállományt érintő változások mennek végbe, és a gének kombinálódása a hibrid növényben nem kontrollálható. Ezzel szemben, amennyiben egyetlen gén beépítésével hozunk létre új genetikai változatokat, akkor sokkal precízebb és hatékonyabb lehet a nemesítés folyamata. Éppen ezért érthető, hogy miért állítottak elő eddig is olyan sokféle génnemesített fás szárú növényt (GMO-t) a fahozam és a minőség javítása érdekében. Ilyen növények például a nyárfának azok a genetikai változatai, amelyekben a beépített génnel a hormonanyagcserét módosították. Ezek a transzgént hordozó fák gyorsabban növekedtek, és nagyobb biomasszát produkáltak, továbbá a farostok hossza is megnőtt bennük. Emellett olyan géntechnológiai beavatkozás is létezik, amellyel növelni lehet a nyárfák gyökérzetét. További példaként említhető, hogy a géntechnológia lehetővé tette a nyárfából történő bioetanol-gyártás hatékonyságának növelését is, mivel alkalmazása révén olyan növényeket sikerült előállítani, amelyekben kisebb mennyiségben szintetizálódott a lignin sejtfalösszetevő, így 40-80%-kal növelni lehetett az alkohol kinyerését.

Sajnálatos, hogy a géntechnológiával nemesített növényfajták termesztését annak ellenére erős ellenpropaganda gátolja, hogy a GM-növények sokat segíthetnek a „zöld" célok megvalósításában. A géntechnológiával kapcsolatos tiltakozó álláspontot - számtalan ok mellett - már csak az utóbbi években kidolgozott gén-genomszerkesztési technológiák megjelenése miatt is érdemes lenne felülvizsgálni. Ma már ugyanis arra is lehetőség van, hogy célzottan, a kiválasztott génben akár egyetlen DNS-alkotóelem kicserélésével érjük el a kívánt biológiai hatást. Nem szerencsés tehát, hogy a magyarországi GMO-mentességet forszírozó kormányzati politika a génnemesített energianövények alkalmazását is tiltja, miközben a tudományos eredményekből egyértelműen látszik: a GM-növényekkel több esélyünk van a klímaváltozás hatásainak mérséklésére, és a környezeti fenntarthatóság biztosítására egyaránt.

Bu­da­pest, Vil­lá­nyi út 29-43.
K épü­l­et
Szent Ist­ván Egye­tem Bu­dai Cam­pu­sá­n­ak K2-es előa­dó­ja

2018 . áp­ri­lis 24. 17 óra

Dr. Éva Csa­ba

"Crispr/Cas ge­nom­s­zer­kesz­tés a ne­me­sí­t­és­ben:mű­kö­d­és és al­kal­ma­zá­si le­he­tő­s­é­g­ek"


flyer

A Ma­gyar Tu­do­má­nyos Aka­dé­m­ia a Ma­gyar Tu­do­mány Ün­n­e­pe ren­dez­vény­s­o­ro­za­tá­n­ak ke­re­tén be­lül tisz­te­let­tel meg­hív­ja prof. Dr. Du­dits Dénes aka­dé­m­i­kus előa­dá­s­á­ra.


2017. no­vem­ber 6., 18:00 óra MTA Szék­ház, Dísz­te­rem

1051 Bu­da­pest, Szé­c­he­nyi Ist­ván tér 9.

Du­dits Dénes aka­dé­m­i­kus
A pre­cí­z­i­ós ne­me­sí­t­és mint bi­o­gaz­dál­ko­dá­si in­no­vá­c­ió


Dr. Györ­gyey Já­n­os
Az elő­r­e­lé­p­és le­he­tő­s­é­g­ei a gén­tech­no­ló­g­i­á­r­ól va­ló tár­s­a­dal­mi vi­tá­b­an


Image Text

Legfrissebb
  • Batáta, az anyatermészet génmódosítása

    A há­z­i­a­sí­tott éd­es­bur­go­nya és an­nak kö­z­e­li vad ro­ko­nai kö­z­ött fon­tos kü­l­önb­sé­g­et fe­de­zett fel egy ku­ta­tás. A ba­tá­ta ge­nom­já­b­an ugya­n­is ket­tő, Ag­ro­bak­té­r­i­um ál­tal be­vitt gént ta­lál­tak. Ezek a gé­n­ek pe­dig nem csak je­len van­nak a ge­nom­ban, ha­nem ki is fe­je­ződ­nek, ami ar­ra en­ged kö­v­et­kez­tet­ni, hogy olyan hasz­nos tu­laj­don­ság ki­a­la­kí­t­á­s­á­b­an van sze­re­pük, ami a há­z­i­a­sí­t­ás so­rán sze­lek­ci­ós előnyt je­len­tett a ba­tá­t­á­n­ak.

  • Mérgező élelmiszer a polcokon

    A GM nö­v­é­nyek­kel el­len­tét­ben a nö­v­ény­vé­d­ő­s­z­er­rel szen­nye­zett ter­mé­nyek­ről ke­vés hír szól. Ér­d­e­mes át­bön­g­ész­ni a táb­lá­z­a­tot. Köz­ben fel­me­rül a kér­d­és, hogy vegy­s­zer­men­tes GM nö­v­ény­től vagy a mér­ge­ző re­tek­től kell-e job­ban fél­ni.

  • Mit mondanak azok a kutatások, amiket nem a multik pénzelnek?

    Az el­múlt 60 év so­rán 698 ku­ta­tás fog­lal­ko­zott GM-nö­v­é­nyek­kel. A köz­le­mé­nyek több, mint fe­le tel­je­sen füg­g­et­len ku­ta­tók­tól szár­ma­zik, va­gy­is nem "lob­bi­zik" az egyik vagy a má­s­ik ol­dal mel­lett - nem ér­d­e­k­elt a kí­sér­l­e­tek ki­me­ne­te­lé­b­en. Ezek a füg­g­et­len ku­ta­tók pe­dig rend­re biz­ton­sá­g­os­nak ta­lál­ták a gén­tech­no­ló­g­i­á­v­al ne­me­sí­tett nö­v­é­nye­ket.

Korábbi hírleveleink:
Hírlevél feliratkozás

Iratkozzon fel kéthavonta megjelenő hírlevelünkre email címével!

Keresés