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Genetically modified tobacco plants as an alternative for producing bioethanol
Genetikoki eraldatutako tabako-landareak, bioetanola ekoizteko
Plantas de tabaco modificadas genéticamente como alternativa para la producción de bioetanol


Usurbil, Spain
April 14, 2014

Researchers at the NUP/UPNA-Public University of Navarre and the IdAB-Institute of Agrobiotechnology have conducted a study into genetically modified tobacco plants from which it is possible to produce between 20 and 40 per cent more ethanol; this would increase their viability as a raw material for producing biofuels.

Tobacco, a high-density crop which is mown several times throughout its cycle, can produce as much as 160 tonnes of fresh matter per hectare and become a source of biomass suitable for producing bioethanol. As Jon Veramendi, head of the plant Agrobiotechnology research group, explained, “tobacco plants as a source of biomass for producing bioethanol could be an alternative to traditional tobacco growing which is in decline in the USA and in Europe because it cannot compete with emerging countries like China".

In the course of the research, which has been echoed by the journal Molecular Breeding, tobacco plants of the Virginia Gold and Havana commercial cultivars have been grown. The plants were genetically modified to increase their production of starch and sugars, which contributes to the increase in ethanol production. The basis of this work is the PhD thesis by Ruth Sanz-Barrio, read at the NUP/UPNA last year. The researchers Imma Farrán, Jon Veramendi, Alicia Fernández-San Millán, María Ancín and Luis Larraya have participated in this work.

As Prof Veramendi explained, “what has been done now is fieldwork with these two tobacco cultivars and it has been found that the starch and sugars in the tobacco leaf are in fact higher.” Traditional tobacco growing allows the plant to develop and the leaves to grow and get bigger, as the nicotine is synthesised when the plant is more mature. However, if the plants are used for producing biofuels, the researchers go for a higher-density crop similar to that of forage crops: “the tobacco plants are sown very close to each other and various mowings are made throughout the cycle. When the plant has grown to a height of about 50 cm, it is cut and the output is taken to the biomass processing factory. That way, it is possible to obtain up to 160 tonnes of matter per hectare over the whole cycle ”.

What is more, when the tobacco is integrated into a biorefinery, it is possible to extract interesting by-products like proteins (they constitute up to 30% of the dry weight of the plant and are nutritionally more complete and have a greater protein efficiency rate than those from cow's milk or soya, so they could be used to feed humans or animals), solasenol (used to produce vitamins E and K) and xanthophylls (an additive in chicken feeds).

Over the last ten years, the surface area devoted to tobacco growing has been cut in Europe by 45%. In Spain, the main tobacco-growing area is Extremadura, followed by Andalusia. The researchers consider that one of the alternatives to the traditional use of tobacco could be to produce biofuel. From now on, high-density cultivation tests will need to be carried out to see whether the results obtained in the fieldwork, where the cultivated surfaces are very small, are confirmed.
 


Genetikoki eraldatutako tabako-landareak, bioetanola ekoizteko

Nafarroako Unibertsitate Publikoko (NUP) eta Agrobioteknologia Institutuko ikertzaileek (IdAB) azterketa bat egin dute genetikoki eraldatutako tabako-landareekin. Landare horien bidez, etanol-ekoizpena % 20tik % 40ra bitartean handitu daiteke, eta horrek are bideragarriagoa egingo luke etanola bioerregaiak ekoizteko lehengai gisa erabiltzea.

Dentsitate handian hazten bada eta bere zikloan hainbat aldiz mozten bada, 160 tona materia fresko ekoitz daitezke hektarea bakoitzeko. Beraz, bioetanola ekoizteko biomasa-iturri egokia izan daiteke. Jon Veramendi Landare Agrobioteknologiako ikerketa-taldearen arduradunak azaldu duenez, “Tabako-hazkuntza tradizionalaren ordezko erabilera izan daiteke bioetanola biomasa-iturri gisa ekoiztea. Izan ere, tabako-hazkuntza atzera egiten ari da Estatu Batuetan eta Europan, ezin baitira lehiatu gorantz egiten ari diren herrialdeekin, hala nola Txinarekin”.

Molecular Breeding aldizkariak ikerketaren berri eman du. Ikertzaileek Virginia Gold eta Havana barietateetako tabako-landareak hazi dituzte. Landareak genetikoki eraldatu zituzten, almidoi- eta azukre-ekoizpena eta, horren ondorioz, etanol-produkzioa handitzeko. Lan hori Ruth Sanz Barrioren doktoretza-tesian oinarritzen da. Tesia aurreko urtean irakurri zuen NUPen. Ikertzaile hauek parte hartu dute lanean: Imma Farrán, Jon Veramendi, Alicia Fernández-San Millán, María Ancín eta Luis Larraya.

Veramendi irakasleak azaldu duenez, “orain, landa-lan bat egin dugu bi tabako-barietate horiekin, eta frogatu dugu almidoia eta azukreak gehitzen direla tabako-hostoan”. Tabakoaren hazkuntza tradizionalean, landareari garatzen uzten zaio, hostoak hazteko eta handiagoak egiteko, landarea hazten denean sintetizatzen baita nikotina. Landareak bioerregaiak ekoizteko erabiltzen badira, ordea, ikertzaileek dentsitate handiagoko hazkuntza baten aldeko apustua egiten dute, bazka-landareen antzekoa: "Tabako-landareak bata bestetik oso hurbil ereiten dira, eta zikloan zehar hainbat aldiz mozten dira. Landarea 50 zentimetro inguruko garaierara iristen denean, moztu egiten da, eta biomasa prozesatzeko faktoriara eramaten da. Hala, zikloan zehar gehienez ere 160 tona materia lor daitezke hektarea bakoitzeko".

Horrez gainera, tabakoa biobirfindegi batean integratzen bada, beste azpiproduktu interesgarri batzuk lortzen dira, hala nola: proteinak (landarearen pisu lehorraren % 30 dira gehienez ere, nutrizioaren ikuspegitik oso onak dira eta behi-esnearen edo soja-esnearen proteinek baino proteina-efizientziaren tasa handiagoa dute; beraz, gizakiak edo animaliak elikatzeko erabilgarriak dira), solasenola (E eta K bitaminak ekoizteko erabiltzen da) eta xantofilak (oilasko-pentsueratako gehigarria).

Azken hamar urteetan, tabakoa hazteko erabili den eremua % 45 gutxitu da Europan. Espainian, Extremadura da tabako gehien ekoizten duen eskualdea, Andaluziaren aurretik. Ikertzaileen iritzian, bioerregaiaren ekoizpena tabakoaren erabilera tradizionalaren ordezko erabilera bat izan daiteke. Hemendik aurrera, dentsitate handiko hazkuntzekin saiakuntzak egin beharko lirateke tabako-hazkuntzarako eremu txikiak dituzten tokietan, landa-lanean lortutako emaitzak berresten diren jakiteko.


Plantas de tabaco modificadas genéticamente como alternativa para la producción de bioetanol

Investigadores de la Universidad Pública de Navarra (UPNA) y del Instituto de Agrobiotecnología (IdAB) han realizado un estudio con plantas de tabaco, modificadas genéticamente, a partir de las cuales se puede producir entre un 20 y un 40 por ciento más de etanol, lo que aumentaría su viabilidad como materia prima para producir biocombustibles.

El tabaco, cultivado en alta densidad y siendo cortado varias veces a lo largo del ciclo, puede llegar a producir 160 toneladas de materia fresca por hectárea y convertirse en una fuente de biomasa idónea para la producción de bioetanol. Según explica Jon Veramendi, responsable del grupo de investigación Agrobiotecnología vegetal, “las plantas de tabaco como fuente de biomasa para producir bioetanol podrían ser una alternativa al cultivo tradicional de tabaco, que está en retroceso en EE.UU. y en Europa porque no pueden competir con países emergentes como China”.

En el transcurso de la investigación, de la que se hace eco Molecular Breeding, se han cultivado plantas de tabaco de las variedades comerciales Virginia Gold y Havana. Las plantas fueron modificadas genéticamente para aumentar su producción de almidón y azúcares, lo que favorece el incremento en la producción de etanol. Este trabajo tiene como base la tesis doctoral de Ruth Sanz Barrio, leída el año pasado en la UPNA. En el trabajo han participado han participado los investigadores Imma Farrán, Jon Veramendi Alicia Fernández-San Millán, María Ancín y Luis Larraya.

Tal y como explica el profesor Veramendi, “lo que se ha hecho ahora es un trabajo en campo con estas dos variedades de tabaco y se ha comprobado que, efectivamente, aumenta el almidón y azúcares en la hoja de tabaco”. El cultivo tradicional del tabaco deja que la planta se desarrolle y las hojas crezcan y se hagan más grandes, ya que la nicotina se sintetiza cuando la planta está más crecida. Sin embargo, en el caso de utilizar las plantas para producción de biocombustibles, los investigadores apuestan por un cultivo de mayor densidad, similar al de las plantas forrajeras: “se siembran las plantas de tabaco muy próximas unas a otras y, a lo largo del ciclo, se realizan varias siegas. Cuando la planta alcanza aproximadamente 50 centímetros de altura, se corta y esa producción se lleva a la factoría de procesamiento de biomasa. Así, a lo largo del ciclo se pueden conseguir hasta 160 toneladas de materia por hectárea”.

Además, integrando el tabaco en una biorrefinería se pueden extraer otros subproductos de interés como proteínas (constituyen hasta el 30% del peso seco de la planta, son nutricionalmente muy completas y tienen mayor tasa de eficiencia protéica que las procedentes de la leche de vaca o de soja, por lo que podrían utilizarse para alimentación humana o animal), solasenol (utilizado para producir vitaminas E y K) y xantofilas (aditivo en piensos para pollos).

En los últimos diez años, la superficie cultivada de tabaco se ha reducido en Europa en un 45%. En España, la principal región tabaquera es Extremadura, seguida de Andalucía. Los investigadores consideran que una de las alternativas al uso tradicional del tabaco podría ser la producción de biocombustible. A partir de ahora, deberían realizarse ensayos de cultivos de alta densidad para ver si se confirman los resultados obtenidos en el trabajo de campo, donde las superficies cultivadas son muy pequeñas.



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Website: http://www.basqueresearch.com

Published: April 14, 2014

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