Gwyddor Cnydau a Bridio Planhigion - Cnydau diwydiannol ar gyfer ynni a deunyddiau cynaliadwy

 

Cnydau diwydiannol ar gyfer ynni a deunyddiau cynaliadwy

Mae ein rhaglen cnydau diwydiannol yn datblygu planhigion ar gyfer gwres, pŵer a deunyddiau crai. Y nod yw cynhyrchu deunyddiau a chynnyrch newydd sy'n lleihau allyriadau carbon trwy ddisodli dewisiadau eraill carbon-ddwys.

Mae adroddiadau diweddar yn dangos, er mwyn i’r DU gyrraedd targedau Sero Net, y bydd angen tyfu cnydau biomas lluosflwydd megis Miscanthus, ar draws cannoedd o filoedd o hectarau. Mae hyn oherwydd bod cnydau o'r fath yn effeithlon iawn o ran ynni ac yn gallu cael gwared ar CO2 yn enwedig os cyfunir hyn â thechnolegau dal a storio carbon pan gânt eu defnyddio i gynhyrchu ynni.

Mae planhigion yn tynnu carbon deuocsid o’r atmosffer wrth iddynt dyfu. Mae cynaeafu a llosgi biomas planhigion ar gyfer gwres neu bŵer yn rhyddhau’r un carbon ‘cyfoes’ yn ôl i’r atmosffer (Ffig 1). Mae hyn yn wahanol i’r carbon hynafol sy’n cael ei ryddhau wrth losgi tanwydd ffosil sy’n cynyddu CO2 atmosfferig yn gyffredinol. Yn yr un modd, gall y carbon sefydlogi mewn cynnyrch, ac mae gan rai ohonynt hyd oes hir iawn. Trwy ddefnyddio cnydau lluosflwydd a deunyddiau planhigion wedi heneiddio gallwn wella cynaliadwyedd y cnwd yn sylweddol trwy leihau mewnbynnau agronomig a dychwelyd maetholion i'r maes i'w defnyddio mewn blynyddoedd twf dilynol.

 

Ffigur 1. Llif carbon (isod) a chydbwysedd nwyon tŷ gwydr bras (uchod) y gellir ei gyflawni o wahanol senarios wrth ddefnyddio tanwydd gan gynnwys tanwydd ffosil, biomas gwyrdd neu hynafol gyda a heb ddal a storio carbon (CCS); (o Robson et al., 2019)

Mae ein ffocws ar ddatblygu planhigion sy’n cynhyrchu’r cydbwysedd gorau o gnwd uchel o fewnbwn isel wrth gyflwyno’r ansawdd cywir o fiomas, Mae rhaglen ymchwil fawr gennym ar y glaswellt C4 uchel ei gnwd, Miscanthus. Rydym hefyd yn gweithio ar rygwellt lluosflwydd cynhenid, pefrwellt, a choedlannau helyg cylchdro byr. Mae potensial gan yr holl blanhigion lluosflwydd hyn i gyfuno cnwd uchel gydag ychydig neu ddim mewnbwn gwrtaith/plaladdwr. Ymysg y buddion a geir o ecosystem planhigion lluosflwydd mae dal a storio carbon, atal erydiad pridd a thrwytholchi maetholion, a gwella cynefinoedd ar gyfer bioamrywiaeth trwy orchudd tir mwy parhaol a llai o ddefnydd o blaladdwyr.

Rydym hefyd yn gweithio ar blanhigion unflwydd dethol, megis cywarch, ar gyfer ffibr a chemegau. Mae prosiectau diweddar hefyd wedi cynnwys adnoddau biomas morol ac algâu dŵr croyw (Lemna), wedi’u prosesu ar gyfer cynhyrchion gwerth uchel ac adfer dŵr.   

Cnydau

Amcanion

Ein nod yw cynyddu cynhyrchiant cnydau biomas yn y Deyrnas Unedig a thu hwnt drwy’r canlynol:

  1. Deall bioleg y nodweddion sy’n cyfrannu at y cnwd biomas gorau
  2. Cynhyrchu amrywiaeth o gnydau lluosflwydd gyda nodweddion gwell megis maint y cnwd
  3. Optimeiddio cyfansoddiad biomas ar gyfer rhyddhau ynni a biogynnyrch
  4. Datblygu ffyrdd effeithlon o sefydlu a thyfu cnydau ar gyfer datblygu cyflym
  5. Meintoli manylion amgylcheddol cnydau biomas
  6. Cyfrannu at ddatblygu polisi ar gnydau biomas ar gyfer ynni bio-adnewyddadwy

Uchafbwyntiau a Galluoedd

Uchafbwyntiau a Galluoedd

Ar gyfer Miscanthus

  • 1500+ o dderbyniadau Miscanthus o Asia wedi’u curadu ym manc bio IBERS ar gyfer cadwraeth a bridio.
  • Nodweddion ffenotypig in situ ac ex-situ o dderbyniadau dethol sydd ar dreial mewn sawl lleoliad, a’r rhain wedi’u defnyddio i nodi llinellau addawol i’w defnyddio yn y DU ac Ewrop.
  • Seilwaith a gwybodaeth ar gyfer trawsrywogaethu eang i gynhyrchu enillion o heterosis.
  • Cynhyrchu hadau a gwreiddgyff hybridau masnachol newydd gyda phartneriaid masnachol.
  • Agronomïau sy’n seiliedig ar blygiau planhigion ar gyfer sefydlu hybridau  sy’n seiliedig ar hadau.
  • Cyflwynwyd hybridau uwch i ddiogelu amrywiaeth drwy gael trwyddedau masnachol.
  • Treialon am dymor hwy i asesu’r cnwd a’r cyd-fanteision i’r amgylchedd.
  • Modelau mapio cyfleoedd gofodol ac amser ar gyfer llunwyr polisi i arwain y defnydd priodol o’r adnoddau tir.

Ar gyfer cnydau eraill

  • Helyg: treialon ar gynnyrch hirdymor yn parhau.
  • Morol: casgliadau o ddeunyddiau wedi’u cynaeafu’n wyllt o Gymru, yr Alban, de-orllewin Lloegr a’r Philipinau. Cydweithredu ar ddefnyddio gwymon ar raddfa fawr yn y DU ac Ewrop.
  • Gwerthuso’r amrywiaeth o gywarch ar gyfer Cymru gyda deunydd wedi’i ddewis ar gyfer protein, cyfansoddiad olew a ffibr.
  • Pefrwellt: curadu >200 o rai a gasglwyd ledled Ewrop ac wedi’u nodweddu yn ôl amser blodeuo a chyfansoddiad cemegol.

Prif brosiectau

Prif brosiectau

  • Rhaglen Cnydau Gwydn y BBSRC (2023-2028) Miscanthus ar gyfer biomas cynaliadwy a dal carbon, sy’n cael gwared ar nwyon tŷ gwydr er mwyn bodloni targedau Sero Net.
  • PBC4GGR (2022-2026) Dangos manylion carbon cnydau biomas a bridio Miscanthus ar gyfer dal carbon yn y pridd https://pbc4ggr.org.uk/
  • BiomassConnect (2022-) Llwyfan arddangos a rhannu gwybodaeth ar gyfer cynyddu diwydiant bio-ynni https://www.biomassconnect.org/ #
  • Miscanspeed (2022-2025) defnyddio dewis genomig a bridio cyflym i wella cyflymder ac effeithlonrwydd bridio Miscanthus http://www.miscanthusbreeding.org/miscanspeed.html)
  • AI Miscanthus (2022-) Defnyddio deallusrwydd artiffisial wrth fridio Miscanthus
  • BRAINWAVEScydweithrediad â Phrifysgol Corc, Iwerddon, i gynhyrchu cynhyrchion o algâu protein uchel sy’n tyfu’n gyflym ac a ddefnyddir i lanhau dŵr tail o ffermydd.

Prif Ymchwilwyr

Prif Ymchwilwyr

Llun Enw Ebost Ffôn
Dr Maurice Bosch mub@aber.ac.uk +44 (0) 1970 823103
Prof Iain Donnison isd@aber.ac.uk +44 (0) 1970 823092
Dr Lin Huang lsh@aber.ac.uk +44 (0) 1970 823109
Dr Elaine Jensen fft@aber.ac.uk +44 (0) 1970 823136
Dr Paul Robson ppr@aber.ac.uk +44 (0) 1970 823091
Dr Judith Thornton jut13@aber.ac.uk +44 (0) 1970 823020

Cyhoeddiadau

Cyhoeddiadau

Ashman, C, Wilson, R, Mos, M, Clifton-Brown, J & Robson, P 2023, 'Improving field establishment and yield in seed propagated Miscanthus through manipulating plug size, sowing date and seedling age', Frontiers in Plant Science, vol. 14, 1095838. 10.3389/fpls.2023.1095838
Clifton‐Brown, J, Hastings, A, von Cossel, M, Murphy-Bokern, D, McCalmont, J, Whittaker, J, Alexopoulou, E, Amaducci, S, Andronic, L, Ashman, C, Awty‐Carroll, D, Bhatia, R, Breuer, L, Cosentino, S, Cracroft‐Eley, W, Donnison, I, Elbersen, B, Ferrarini, A, Ford, J, Greef, J, Ingram, J, Lewandowski, I, Magenau, E, Mos, M, Petrick, M, Pogrzeba, M, Robson, P, Rowe, RL, Sandu, A, Schwarz, K-U, Scordia, D, Scurlock, J, Shepherd, A, Thornton, J, Trindade, LM, Vetter, S, Wagner, M, Wu, PC, Yamada, T & Kiesel, A 2023, 'Perennial biomass cropping and use: Shaping the policy ecosystem in European countries', GCB Bioenergy, vol. 15, no. 5, pp. 538-558. 10.1111/gcbb.13038
Briones, MJI, Massey, A, Elias, DMO, McCalmont, JP, Farrar, K, Donnison, I & McNamara, NP 2023, 'Species selection determines carbon allocation and turnover in Miscanthus crops: Implications for biomass production and C sequestration', Science of the Total Environment, vol. 887, 164003. 10.1016/j.scitotenv.2023.164003
Bhatia, R, Timms-Taravella, E, Roberts, LA, Moron-Garcia, OM, Hauck, B, Dalton, S, Gallagher, JA, Wagner, M, Clifton-Brown, J & Bosch, M 2023, 'Transgenic ZmMYB167 Miscanthus sinensis with increased lignin to boost bioenergy generation for the bioeconomy', Biotechnology for Biofuels and Bioproducts, vol. 16, no. 1, 29, pp. 29. 10.1186/s13068-023-02279-2
Iacono, R, Slavov, G, Davey, C, Clifton-Brown, J, Allison, G & Bosch, M 2023, 'Variability of cell wall recalcitrance and composition in genotypes of Miscanthus from different genetic groups and geographical origin', Frontiers in Plant Science, vol. 14, 1155188. 10.3389/fpls.2023.1155188, 10.3389/fpls.2023.1155188
Marques, MP, Martin, D, Bosch, M, Martins, J, Biswal, A, Zuzarte, M, de Carvalho, LB, Canhoto, J & da Costa, R 2022, 'Unveiling the compositional remodelling of Arbutus unedo L. fruits during ripening', Scientia Horticulturae, vol. 303, 111248. 10.1016/j.scienta.2022.111248
da Costa, RMF, Bosch, M, Simister, R, Gomez, LD, Canhoto, JM & de Carvalho, LB 2022, 'Valorisation Potential of Invasive Acacia dealbata, A. longifolia and A. melanoxylon from Land Clearings', Molecules, vol. 27, no. 20, 7006 . 10.3390/molecules27207006
da Costa, RMF, Winters, A, Hauck, B, Martín, D, Bosch, M, Simister, R, Gomez, LD, Batista de Carvalho, LAE & Canhoto, JM 2021, 'Biorefining Potential of Wild-Grown Arundo donax, Cortaderia selloana and Phragmites australis and the Feasibility of White-Rot Fungi-Mediated Pretreatments', Frontiers in Plant Science, vol. 12, 679966. 10.3389/fpls.2021.679966
Bhatia, R, Lad, J, Bosch, M, Bryant, D, Leak, D, Hallett, J, Franco, T & Gallagher, J 2021, 'Production of oligosaccharides and biofuels from Miscanthus using combinatorial steam explosion and ionic liquid pretreatment', Bioresource Technology, vol. 323, 124625. 10.1016/j.biortech.2020.124625
Kam, J, Thomas, D, Pierre, S, Ashman, C, Mccalmont, JP & Purdy, SJ 2020, 'A new carbohydrate retaining variety of Miscanthus increases biogas methane yields compared to M x giganteus and narrows the yield advantage of maize', Food and Energy Security, vol. 9, no. 3, e224. 10.1002/fes3.224

Mwy o Gyhoeddiadau ar y Porth Ymchwil