Alternative use of tobacco as a sustainable crop for seed oil, biofuel, and biomass

Tobacco, Nicotiana tabacum, is an industrial crop traditionally used for manufacturing cigarettes. However, due to restriction of European subsidies, an alternative use of tobacco is needed, such as biofuel or biomass. Tobacco is indeed an oilseed crop with an oil yield ranging from 30 to 40% of seed dry weight. Yet, there is still little information on the cultivation of tobacco for seed oil production. Here we tested tobacco cultivation as an oilseed crop in Central Italy, where flue-cured tobacco is traditionally cultivated, with an additional trial in North Est Italy. We used the cultivar Solaris, selected for its reduced size and elevated number of flowers, and tested its adaptability to different field management practices in 2013 - 2014. Results show that in Central Italy fields, at the beginning of ripening, tobacco plants showed on the average a 94 - 105 cm height and a stem diameter between 1.3 - 1.6 cm; they had 123 - 151 capsules and each plant produced on average from 31 to 34 g of seeds. Seed production was evaluated to be 1.1 - 1.8 t/ha, with an oil yield up to 0.59 t/ha. In North Est Italy two seed harvests determined a total seed yield of 4.5 t/ha, from which 1.48 t oil/ha could be obtained. The cultivar Solaris was extremely adaptable in terms of morphological parameters and seed yield to different management practices as well as climatic conditions. This study shows for the first time the cultivation feasibility in Italy of a small-size tobacco variety selected for high seed production. With a further optimization of the cultivation protocol to increase the oil yield and to use the by-products, tobacco can really become a novel industrial crop providing renewable sources for both biofuel and biomass as well

Il tabacco (Nicotiana tabacum) è una coltura industriale, tradizionalmente usata per la produzione di sigarette. Tuttavia a causa della politica comunitaria di dissuasione al fumo, è necessario sviluppare usi alternativi di questa importante coltura. In quest'ambito il tabacco può essere considerata una coltura oleaginosa visto che nei semi questa accumula olio in percentuale che va dal 30 al 40% del peso secco. Malgrado ciò, esiste una scarsa letteratura in merito alla coltivazione di tabacco per la produzione di olio da seme. In questo lavoro riportiamo i risultati di una coltivazione sperimentale di tabacco per la produzione di olio nel Centro Italia, dove il tabacco ""flue-cured"" è tradizionalmente coltivato, e di una prova supplementare comparativa nel Nord Est Italia. Abbiamo usato la cultivar "Solaris", scelta per le sue ridotte dimensioni e il numero elevato di fiori, testando la sua risposta produttiva a diverse pratiche di gestione dei campi sperimentali nel biennio 2013 - 2014. Nel Centro Italia, le piante di tabacco raggiungevano a maturazione 94 -105 centimetri di altezza, 1,3 - 1,6 centimetri; di diametro dello stelo, e mostravano 123 - 151 capsule e una produzione media di 31 - 34 g di semi per pianta. La produzione totale del seme è risultata essere compresa tra 1,1-1,8 t / ha, con una resa in olio fino a 0,59 t / ha. Nel Nord Est Italia, dove è stato possibile eseguire due raccolti nel corso dello stesso anno di produzione la resa ottenuta è stata di 4,5 t / ha, da cui si possono ricavare 1,48 t di olio / ha. La cultivar "Solaris" è risultata essere relativamente stabile in termini di parametri morfologici e resa in semi quando sottoposta a diverse pratiche di gestione e condizioni climatiche. Questo studio dimostra per la prima volta la fattibilità della coltivazione in Italia di varietà di tabacco di piccola taglia selezionate per la produzione del seme. Con una ulteriore ottimizzazione del protocollo di coltivazione volta ad aumentare la resa in seme e attraverso la possibilità di utilizzare i relativi sottoprodotti, il tabacco da olio potrebbe potenzialmente divenire un'interessante coltura industriale per la produzione di energia da fonti rinnovabili sia come biocarburante che come biomassa.