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Jatropha curcas

Jatropha curcas es una especie de planta con flores dela familia Euphorbiaceae , que es nativa de los trópicos americanos , muy probablemente México y América Central . [2] Es originariamente originaria de las áreas tropicales de América desde México hasta Argentina, y se ha extendido por todo el mundo enregiones tropicales y subtropicales de todo el mundo , naturalizándose o invasivando en muchas áreas. [3] El epíteto específico , "curcas" , fue utilizado por primera vez porel doctor 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 purgante . [3] En partes de África y áreas de Asia como la India, a menudo se la conoce como "planta de aceite de ricino" o "planta de aceite de ricino de seto", [3] pero no es lo mismo que la planta de aceite de ricino habitual , Ricinus communis (están en la misma familia pero en diferentes subfamilias).

J. curcas es un arbusto o árbol pequeño semiperenne , que alcanza una altura de 6 metros (20 pies) o más. [2] Es resistente a un alto grado de aridez , lo que le permite crecer en desiertos . [5] [6] Contiene ésteres de forbol , que se consideran tóxicos. [7] Sin embargo, también existen variedades 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 biodiésel de alta calidad , utilizable en un motor diésel estándar . [15] Este aceite también se puede utilizar para el almacenamiento de energía térmica o como fluido de transferencia de calor a temperatura media y alta. [16] [17] [18] El aceite tiene una propiedad muy purgante. [19] Las variedades comestibles (no tóxicas), como las desarrolladas por selección por nativos étnicos mexicanos en Veracruz , se pueden utilizar para la alimentación y la alimentación animal . [20] [8]

Descripción

Propagación

La Jatropha curcas se puede propagar fácilmente tanto por semillas como por esquejes. [25] Algunas personas recomiendan la propagación por semillas para establecer plantaciones de larga duración. [26] 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 principal, lo que las hace sensibles a la erosión eólica. [27] Las semillas exhiben un comportamiento de almacenamiento ortodoxo y, bajo un tratamiento y almacenamiento normales, mantendrán la viabilidad en altos porcentajes durante ocho meses a un año. [28] [29] [30] [26] [31] 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 tallo, injertos , gemación y técnicas de acodo aéreo . Los esquejes deben tomarse preferiblemente de plantas juveniles y tratarse con 200 microgramos por litro de IBA ( hormona de enraizamiento ) para asegurar el mayor nivel de enraizamiento en los esquejes de tallo. [32] Los esquejes echan raíces fácilmente y se quedan atrapados en el suelo sin el uso de hormonas. [25]

Cultivo

Semillas de Jatropha curcas

El cultivo es sencillo. Jatropha curcas crece en regiones tropicales y subtropicales . [33] La planta puede crecer en terrenos baldíos y crece en casi cualquier terreno, incluso en suelos con grava, arena y salinos . Puede prosperar en suelos pobres y pedregosos, aunque nuevas investigaciones sugieren que la capacidad de la planta para adaptarse a estos suelos pobres no es tan amplia como se había afirmado anteriormente. La germinación completa se logra en 9 días. Agregar estiércol durante la germinación tiene efectos negativos durante esa fase, pero es favorable si se aplica después de que se logra la germinación. Puede propagarse por esquejes, lo que produce resultados más rápidos que la multiplicación por semillas.

Las flores sólo se desarrollan terminalmente (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 . [22] Otro factor de productividad es la relación entre flores femeninas y masculinas dentro de una inflorescencia, más flores femeninas significan más frutos. [23] Jatropha curcas prospera con apenas 250 mm (10 pulgadas) de lluvia al año, y sólo durante sus primeros dos años necesita ser regada en los últimos días de la estación seca. No es necesario arar y plantar regularmente, ya que este arbusto tiene una esperanza de vida de aproximadamente cuarenta años. El uso de pesticidas no es necesario, debido a las propiedades pesticidas y fungicidas de la planta. Se utiliza en la Bengala rural para la picazón del dhobi (una infección fúngica común de la piel).

Si bien la Jatropha curcas comienza a dar frutos entre los 9 y los 12 meses, los mejores rendimientos se obtienen recién después de 2 o 3 años. La producción de semillas es de alrededor de 3,5 toneladas por hectárea (la producción de semillas varía de aproximadamente 0,4 t/ha en el primer año a más de 5 t/ha después de 3 años). Si se planta en setos , la productividad reportada de la Jatropha es de 0,8 a 1,0 kg de semillas por metro de cerca viva. [ cita requerida ]

Galería

Tratamiento

La extracción y el procesamiento de semillas generalmente requieren instalaciones especializadas.

El contenido de aceite varía entre 28% a 30% y la extracción es del 80%, una hectárea de plantación dará de 400 a 600 litros de aceite si el suelo es promedio. [34]

Las semillas oleaginosas se procesan para obtener 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 adecuado para el consumo humano, ya que induce fuertes vómitos y diarrea . [ cita requerida ]

Biocombustible

Plantación de Jatropha en el centro seco/oeste del Chaco paraguayo

Cuando se trituran las semillas de jatropha, el aceite de jatropha resultante se puede procesar para producir un biocombustible o biodiésel de alta calidad que se puede utilizar en un automóvil diésel estándar o procesarse posteriormente para obtener combustible para aviones, mientras que el residuo ( torta de prensa ) también se puede utilizar como materia prima de biomasa para alimentar plantas de electricidad o como fertilizante (contiene nitrógeno, fósforo y potasio). La torta también se puede utilizar como alimento en digestores y gasificadores para producir biogás . [35]

"Desde la plantación hasta la recolección. Trate su planta de jatropha lo mejor que pueda para que la producción sea lo más grande posible". (Una referencia a la plantación obligatoria de jatropha en Indonesia para la producción de aceite como lubricante para maquinaria y combustible para el esfuerzo bélico japonés en la Segunda Guerra Mundial).

Existen varias formas de biocombustible, que a menudo se fabrican 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 sedimenta y el biocombustible flota. El proceso mediante el cual se separa la glicerina del biodiésel 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 la Jatropha. Se produce un intercambio químico entre los grupos alcoxi de un compuesto de éster por un alcohol. Por lo general, se utilizan metanol y etanol para este propósito. La reacción ocurre por la presencia de un catalizador , generalmente hidróxido de sodio (NaOH) o sosa cáustica e hidróxido de potasio (KOH), que forma ésteres grasos (por ejemplo, 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. [21]

Las estimaciones del rendimiento de las semillas de jatropha varían ampliamente debido a la falta de datos de investigación, la diversidad genética del cultivo, la variedad de entornos en los que se cultiva y el ciclo de vida perenne de la jatropha . Los rendimientos de las 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). [36] En 2009, la revista Time citó el potencial de hasta 1.600 galones de combustible diésel por acre por año. [37] La ​​planta puede producir más de cuatro veces más combustible por hectárea que la soja , y más de diez veces más que el maíz , pero al mismo tiempo requiere cinco veces más agua por unidad de energía producida que el maíz (ver más abajo). Se ha afirmado que una hectárea de jatropha produce 1.892 litros de combustible. [38] Sin embargo, como aún no ha sido domesticada ni mejorada por los fitomejoradores, los rendimientos son variables. [39]

La jatropha también puede intercalarse con otros cultivos comerciales como café, azúcar, frutas y verduras. [40]

En 2007, Goldman Sachs citó a Jatropha curcas como uno de los mejores candidatos para la futura producción de biodiésel. [41] Sin embargo, a pesar de su abundancia y uso como planta de aceite y recuperación , ninguna de las especies de Jatropha ha sido domesticada adecuadamente y, como resultado, su productividad es variable y se desconoce el impacto a largo plazo de su uso a gran escala en la calidad del suelo y el medio ambiente. [42]

En 2008, investigadores de Daimler Chrysler Research exploraron el uso del aceite de jatropha para uso automotriz y concluyeron que, aunque el aceite de jatropha como combustible "aún no ha alcanzado la 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 jatropha como biocombustible. [43] Tres automóviles Mercedes propulsados ​​por diésel de Jatropha ya han recorrido 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 para aviación pueden ser reemplazados por biocombustibles como el aceite de jatropha en mayor medida que los combustibles para otras formas de transporte. Hay menos aviones que automóviles o camiones y muchas menos estaciones de servicio para aviones que convertir que estaciones de servicio. [44] Para satisfacer la demanda anual de combustible para aviación, basada en la demanda en 2008 (el uso de combustible ha aumentado desde entonces), sería necesario plantar con jatropha una superficie de tierra agrícola del doble del tamaño de Francia, sobre la base de los rendimientos promedio de plantaciones maduras en tierras de regadío razonablemente buenas. [45]

El 30 de diciembre de 2008, Air New Zealand realizó el primer vuelo de prueba exitoso desde Auckland con un Boeing 747 que utilizaba uno de sus cuatro motores Rolls-Royce con una mezcla 50:50 de aceite de jatropha y combustible Jet A-1 . [44] [46] En el mismo comunicado de prensa, Air New Zealand anunció planes para utilizar el nuevo combustible para el 10% de sus necesidades en 2013. En el momento de esta prueba, el aceite de jatropha era mucho más barato que el petróleo crudo, con un costo estimado de 43 dólares por barril o aproximadamente un tercio del precio de cierre del 4 de junio de 2008 de 122,30 dólares por barril de petróleo crudo . [47]

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 y aceite de jatropha 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 la industria de las aerolíneas en la búsqueda de alternativas más económicas y respetuosas con el medio ambiente a los combustibles fósiles .

El 1 de abril de 2011, Interjet completó el primer vuelo de prueba de biocombustibles de aviación mexicano en un Airbus A320 . El combustible era una mezcla de biocombustible para aviones tradicional 70:30 producido a partir de aceite de Jatropha proporcionado por tres productores mexicanos, Global Energías Renovables (una subsidiaria de propiedad absoluta de Global Clean Energy Holdings con sede en EE. UU .), Bencafser SA y Energy JH SA UOP de Honeywell procesó el aceite en Bio-SPK (queroseno parafínico sintético). [48] Global Energías Renovables opera la granja de Jatropha más grande de América. [48]

El 28 de octubre de 2011, Air China completó con éxito el primer vuelo de demostración de una aerolínea china que utilizó biocombustible a base de jatropha. La mezcla era 50:50 de combustible para aviones convencional mezclado con aceite de jatropha de China National Petroleum Corp. El 747-400 hizo funcionar uno de sus cuatro motores con la mezcla de combustible durante el vuelo de una hora alrededor del aeropuerto de Pekín. [49]

El 27 de agosto de 2018, SpiceJet completó con éxito el primer vuelo de prueba de una aerolínea india que utilizó biocombustible a base de jatropha. La proporción de combustible para aviones convencional y aceite de jatropha fue de 25:75. [50]

Secuestro de dióxido de carbono

Según un estudio de 2013 publicado por la Unión Europea de Geociencias , [51] el árbol de jatropha puede tener aplicaciones en la absorción de dióxido de carbono, cuyo secuestro es importante para combatir el cambio climático . [52] Este pequeño árbol es muy resistente a la aridez, por lo que se puede plantar en tierras cálidas y secas en suelos no aptos 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 fabricar 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 [53] [54] y los productores agrícolas están empezando a considerar la plantación en la región. [55] En África, se está promoviendo el cultivo de jatropha y se cultiva con éxito en países como Mali . [56]

India

En cientos de proyectos en toda la India se promueve el aceite de jatropha como un cultivo de biocombustible de fácil cultivo. [57] En la India, muchas instituciones de investigación y grupos de autoayuda de mujeres han llevado a cabo 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 propio tren funciona con un 15-20% de biodiésel . [39]

Birmania

En 2005, Myanmar anunció una iniciativa para cosechar aceite de jatropha con el objetivo de ser un país alimentado con 100% de biodiesel en respuesta a los crecientes costos de la energía. [58] [59] Se plantaron de 200.000 a 400.000 hectáreas con hasta 3 millones de hectáreas en expansión planificada. [59] En 2006, el Consejo Estatal de Paz y Desarrollo decretó que cada agricultor con propiedades de un acre plantara 200 nueces de semilla de physic alrededor del perímetro de la parcela. [60] Los agricultores fueron obligados a comprar semillas de jatropha y plantarlas para una cosecha posterior, el incumplimiento se castigaba con prisión . La dictadura militar [61] también confiscó algunas propiedades y utilizó trabajo forzado para cultivar la planta. [59] [62] La iniciativa carecía de la infraestructura crítica para apoyarla y exacerbó los problemas de inseguridad alimentaria al desplazar la tierra dedicada a abordar la disponibilidad de alimentos. [62] No se construyó ninguna planta procesadora y Myanmar nunca tuvo la capacidad de procesar las nueces. [60] En mayo de 2008, el país no pudo moler ni procesar biocombustible antes de que el ciclón Nargis convirtiera las plantaciones en campos podridos. [61]

En 2017, se investigó el potencial de la planta cultivada en Myanmar para usarse como antiviral después de que sus extractos mostraran evidencia de inhibición de la variante H1N1 del virus de la influenza A. [ 63] También se exploró su citotoxicidad para el tratamiento del cáncer [64] y la promoción de tumores como fertilizante . [65]

Controversias

A partir de 2011, se ha expresado escepticismo sobre las propiedades "milagrosas" de la jatropha . Por ejemplo: "La idea de que la jatropha se pueda cultivar en tierras marginales es una cortina de humo ", según Harry Stourton, ex director de desarrollo empresarial de la empresa británica Sun Biofuels, que intentó cultivar jatropha en Mozambique y Tanzania. "Crece en tierras marginales, pero si se utilizan tierras marginales se obtienen rendimientos marginales", afirmó. [66] [67] Sun Biofuels, tras no compensar adecuadamente a los agricultores locales por las tierras adquiridas para su plantación en Tanzania, pagar indemnizaciones a los trabajadores o entregar los suministros prometidos a los habitantes locales, se declaró en quiebra a finales de 2011, y las tierras de cultivo de los habitantes se vendieron a un fondo de inversión extranjero. [68]

Un artículo de agosto de 2010 advertía sobre la utilidad real y los peligros potenciales de depender de la jatropha en Kenia. Entre las principales preocupaciones figuraban su carácter invasivo, que podría alterar la biodiversidad local, así como los daños a las zonas de captación de agua. [69]

Se elogia a la jatropha curcas por ser sostenible y porque 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 jatropha 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. [70] [71]

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 y no tóxica . [72] [9] Se cultiva en jardines caseros u otras áreas pequeñas. [72] Aunque se le conoce como una planta tóxica debido a la presencia de diterpenos llamados ésteres de forbol, [73] se ha demostrado la existencia de J. curcas comestible y no tóxica sin contenido de ésteres de forbol. [9] [74] También se reporta de manera similar que las semillas de Jatropha son comestibles una vez que se ha removido el embrión. [75] El proceso para el análisis del contenido de ésteres de forbol en J. curcas se realiza mediante cromatografía líquida de alta resolución (HPLC). [76]

La 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 platillos, como tamales , sopas y salsas como el “ pipián ”. [9] [74] Las semillas en la zona de Misantla, Veracruz son muy apreciadas por la población como alimento una vez que han sido hervidas y tostadas.

Las cenizas de raíces se utilizan como sustituto de la sal. Están presentes HCN y rotenona . [77]

Otros usos

La especie está catalogada como planta melífera . [ cita requerida ] Está presente cianuro de hidrógeno. [78]
Puede utilizarse como combustible para cocinar en forma de briquetas en sustitución de la madera carbonizada, como en Haití. [79]
Se pueden quemar como nueces de vela cuando se ensartan en la hierba. [ cita requerida ] El HCN está presente. [ cita requerida ] [80]
Se utiliza como anticonceptivo en Sudán del Sur. [81]
Existe interés en producir alimentos para animales [ cita requerida ] a partir de los biorresiduos una vez extraído el aceite, como en el caso de Haití, donde la Jatropha curcas crece prolíficamente y el alimento para animales es muy escaso. [79]
De manera similar, el metsiyen en la cultura haitiana se remonta a su uso como cultivo medicinal, de ahí el nombre "metsiyen"/"medsiyen". Algunos sugieren que "calma el estómago". [79]
También se utiliza como anticonceptivo en Sudán del Sur. [81]
El aceite se ha utilizado para iluminación, jabón , velas , adulteración de aceite de oliva y para hacer aceite rojo turco . El aceite rojo turco , también llamado aceite de ricino sulfonado (o sulfatado), es el único aceite que se dispersa completamente en agua. Se elabora añadiendo ácido sulfúrico al aceite puro de Jatropha . [82] Fue el primer detergente sintético después del jabón común , ya que permite un uso fácil para hacer productos de aceite de baño. Se utiliza en la formulación de lubricantes , suavizantes y auxiliares de teñido . [83]
Se utiliza como veneno para peces. Contiene HCN . [84] Igbinosa y colegas (2009) demostraron una posible actividad antimicrobiana de amplio espectro del extracto de corteza de J. curcas . [85]
Inhibe fuertemente el virus del mosaico de la sandía. [86]
La savia de las hojas se puede utilizar para hacer burbujas. [87]
Mancha la ropa. A veces se utiliza para marcar. [88]
Se utiliza para el control de la erosión . [89] [90]

Véase también

Referencias

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